鹽酸胍/Ⅰ型膠原分散體系的流變性

步紅紅, 焦燕妮, 蘭文軍, 莊曉麗, 戴肖南, 李天鐸

(1. 山東省輕工助劑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 齊魯工業(yè)大學(xué), 濟(jì)南 250353;2. 山東省疾病預(yù)防控制中心, 濟(jì)南 250014)

?

鹽酸胍/Ⅰ型膠原分散體系的流變性

步紅紅1, 焦燕妮2, 蘭文軍1, 莊曉麗1, 戴肖南1, 李天鐸1

(1. 山東省輕工助劑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 齊魯工業(yè)大學(xué), 濟(jì)南 250353;2. 山東省疾病預(yù)防控制中心, 濟(jì)南 250014)

摘要采用胃蛋白酶降解法從豬皮中提取了膠原蛋白, 用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)確定為Ⅰ型膠原; 紅外及紫外光譜表明膠原分子中存在三螺旋結(jié)構(gòu). 分別采用小幅振蕩剪切法、 恒定剪切速率法及滯后環(huán)法研究了鹽酸胍濃度及作用時(shí)間對(duì)Ⅰ型膠原蛋白體系流變性的影響. 研究表明, 隨鹽酸胍濃度的增大及作用時(shí)間的延長(zhǎng), 鹽酸胍/膠原分散體系由假塑性流體逐漸接近于牛頓流體. 在所研究的鹽酸胍濃度范圍(0～6.0 mol/L)內(nèi), 鹽酸胍/膠原分散體系的觸變性類型隨鹽酸胍濃度的增大發(fā)生正觸變性-復(fù)合觸變性-負(fù)觸變性的轉(zhuǎn)變; 隨鹽酸胍作用時(shí)間的延長(zhǎng)(6～48 h), 鹽酸胍濃度為1.0 mol/L的膠原分散體系的觸變性類型發(fā)生復(fù)合觸變性-負(fù)觸變性的轉(zhuǎn)變. 本文的研究結(jié)果有助于加深對(duì)觸變性產(chǎn)生機(jī)理的認(rèn)識(shí).

關(guān)鍵詞膠原; 鹽酸胍; 變性; 流變性; 復(fù)合觸變性

膠原是生物體內(nèi)含量最多、 分布最廣的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì), 約占哺乳動(dòng)物總蛋白含量的30%[1], 其中以I型膠原含量最多, 約為總膠原含量的90%, 主要分布于皮膚、 骨骼、 肌腱等部位[2], 且具有良好的低免疫原性、 生物可降解性、 相容性及止血性等優(yōu)良的生物學(xué)特性[3,4], 使得Ⅰ型膠原成為生物工程材料(如人工心臟動(dòng)脈瓣膜、 軟骨修復(fù)等)、 組織工程基底材料的首選[5,6]. 而在生產(chǎn)膠原相關(guān)生物工程產(chǎn)品的過(guò)程中, 膠原不可避免地會(huì)受到如剪切或擠壓等各種機(jī)械作用, 因此, 充分了解膠原分散體系的流變學(xué)性能對(duì)膠原的加工和應(yīng)用具有非常重要的指導(dǎo)意義.

在膠原分子內(nèi)和分子間存在著大量的氫鍵, 這些氫鍵對(duì)于膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著重要作用. 因外界一些物理或化學(xué)因素的影響[7～9], 膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)會(huì)有不同程度的破壞, 發(fā)生如溶解度降低、 生物活性喪失、 化學(xué)反應(yīng)能力增強(qiáng)及其它一些物理化學(xué)常數(shù)變化等性質(zhì)上的改變, 統(tǒng)稱為變性作用. 鹽酸胍(GuHCl)是一種典型的氫鍵破壞劑, 分子上含有2個(gè)氨基, 可以與膠原分子上的羥基、 羧基和氨基等形成氫鍵, 取代膠原分子間和分子內(nèi)的部分氫鍵作用, 使膠原發(fā)生構(gòu)象或聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化[10]. 為進(jìn)一步了解變性后膠原分散體系的流變行為, 本文研究了鹽酸胍的濃度和處理時(shí)間對(duì)膠原變性行為的影響.

觸變性是流變學(xué)研究的重要內(nèi)容之一, 早在1927年P(guān)éterfi[11]就提出觸變性一詞并受到廣泛關(guān)注, 但因其復(fù)雜性, 到目前為止對(duì)其變化規(guī)律及產(chǎn)生機(jī)理還缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí), 因此系統(tǒng)研究分散體系的觸變性, 無(wú)疑是一項(xiàng)具有重要意義的基礎(chǔ)工作; 另一方面, 觸變性又是許多工業(yè)應(yīng)用體系如鉆井液、 油漆、 涂料及農(nóng)藥膠懸劑等質(zhì)量好壞的決定因素之一, 因而觸變性的研究還具有重要的應(yīng)用價(jià)值. 本文系統(tǒng)研究了鹽酸胍/I型膠原分散體系的觸變性, 在該體系中觀察到復(fù)合觸變性現(xiàn)象, 這將有助于加深對(duì)觸變性產(chǎn)生機(jī)理的認(rèn)識(shí).

由于觸變性的影響因素較多, 迄今尚未形成一個(gè)公認(rèn)的研究觸變性的合理方法. 傳統(tǒng)的研究方法包括滯后環(huán)法及恒定剪切速率法, 本課題組曾提出小幅振蕩剪切法研究觸變性, 并得到了較理想的結(jié)果[12]. 本文分別采用小幅振蕩剪切、 恒定剪切速率及滯后環(huán)3種方法研究鹽酸胍/Ⅰ型膠原分散體系的觸變性, 并對(duì)3種方法所得結(jié)果進(jìn)行比較, 以得到更為可靠的結(jié)論.

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

氯化鈉、 冰乙酸、 鹽酸(37%質(zhì)量分?jǐn)?shù)), 天津市登科化學(xué)試劑有限公司; 鹽酸胍、 三(羥甲基)氨基甲烷(Tris), 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司; 胃蛋白酶(每克含3000個(gè)活力單位)、 彩虹245廣譜蛋白Marker(分子量11000～245000), 上海索萊寶生物科技有限公司.

GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機(jī)(上海安亭公司); LGJ-10D型冷凍干燥機(jī)(北京四環(huán)公司); JY-SCZ2型雙垂直電泳槽(北京君毅公司); Shimadzu-UV型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis, 日本島津公司); Nicolet iS5型衰減全反射紅外光譜儀(美國(guó)Thermofisher公司); DHR-2型旋轉(zhuǎn)流變儀(美國(guó)TA公司); JEM-2100型透射電子顯微鏡(TEM, 日本JEOL公司); Quanta 200型環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM, 美國(guó)FEI 公司).

1.2膠原的提取

將市售新鮮豬皮經(jīng)洗凈、 脫毛、 切碎、 除脂后, 加入胃蛋白酶, 于4 ℃在0.5 mol/L醋酸溶液中緩慢攪拌48 h, 再經(jīng)離心、 鹽析、 透析、 冷凍干燥得到白色海綿狀膠原, 于-25 ℃冷藏, 備用. 采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)、 紅外光譜(FTIR)及紫外光譜(UV)對(duì)膠原進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征.

1.3鹽酸胍/膠原分散體系的配制

用Tris-HCl 緩沖液配制3 mg/mL的膠原分散體系, 加入GuHCl, 使其濃度分別為0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 2.0, 4.0和6.0 mol/L, 處理時(shí)間分別為6, 12, 24和48 h, 備用.

1.4實(shí)驗(yàn)方法

采用DHR旋轉(zhuǎn)流變儀錐板測(cè)量系統(tǒng)(直徑40 mm, 夾角2°)測(cè)定體系流變性. 實(shí)驗(yàn)溫度為(25.0±0.1) ℃. 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前, 所有樣品均在樣品測(cè)量板上靜置10 min, 以消除傾倒過(guò)程的影響.

2結(jié)果與討論

2.1膠原結(jié)構(gòu)表征

2.2鹽酸胍/膠原分散體系形貌分析

圖2中顯示了鹽酸胍濃度對(duì)膠原分散體系聚集行為的影響, 鹽酸胍對(duì)膠原體系作用時(shí)間均為12 h. 可以看出, 分散體系中的膠原通過(guò)分子間的相互作用力可發(fā)生自聚集, 聚集體之間又可相互作用形成遍布整個(gè)空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[圖2(A)及(E)]; 隨鹽酸胍濃度的增大, 鹽酸胍可誘導(dǎo)膠原解聚集直至解螺旋, 使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸變得松散[圖2(B)及(C)], 直至形成分散度較高、 尺寸較小的聚集體[圖2(D)及(F)].

2.3鹽酸胍/膠原分散體系的流變性

圖3是鹽酸胍濃度對(duì)膠原分散體系流變曲線的影響(鹽酸胍對(duì)膠原體系作用時(shí)間均為12 h). 以3 mg/mL的純膠原體系為假塑性流體, 假塑性流體的流變性可用冪數(shù)定律描述:τ=kDn(0

Table 1Power-law equation andR2of GuHCl/collagen dispersions at different GuHCl concentrations

圖4是1.0 mol/L鹽酸胍作用時(shí)間對(duì)膠原體系流變曲線的影響. 表2為流變曲線的擬合結(jié)果, 可看出隨鹽酸胍作用時(shí)間延長(zhǎng), 體系的流型不發(fā)生改變, 皆為假塑性流體; 當(dāng)鹽酸胍作用時(shí)間達(dá)到48 h, 體系的k=0.002,n=0.95, 表明體系的流體行為接近于牛頓流體.

Table 2Power-law equation andR2of GuHCl/collagen dispersions at different GuHCl(1.0 mol/L) function time

2.4鹽酸胍/膠原分散體系的觸變性

2.4.1小幅振蕩剪切法將體系在高剪切速率(D=1000 s-1)下預(yù)剪切60 s后, 采用小幅振蕩剪切在線性黏彈區(qū)(振蕩頻率f=1 Hz, 剪切應(yīng)力τ=1 Pa)監(jiān)測(cè)體系復(fù)合黏度∣η*∣隨時(shí)間t的變化, 以測(cè)定體系的觸變性.

圖5為鹽酸胍的濃度對(duì)膠原體系觸變性的影響結(jié)果(鹽酸胍對(duì)膠原體系作用時(shí)間均為12 h). 由圖5(A)可看出, 當(dāng)預(yù)剪切停止后, 純膠原體系的∣η*∣隨t的延長(zhǎng)先緩慢升高, 超過(guò)500 s后, ∣η*∣隨t的延長(zhǎng)迅速上升, 最終趨于平緩, 表現(xiàn)為正觸變性; 當(dāng)膠原體系中鹽酸胍含量較少時(shí)(鹽酸胍濃度c=0.25～0.75 mol/L), ∣η*∣隨t的延長(zhǎng)先急劇升高, 后趨于平緩, 仍表現(xiàn)為正觸變性; 當(dāng)鹽酸胍濃度升高到1.0 mol/L時(shí), ∣η*∣隨t的延長(zhǎng)先急劇升高, 達(dá)到最大值后又明顯降低, 表現(xiàn)為復(fù)合觸變性; 而當(dāng)鹽酸胍濃度升高到2.0 mol/L以上時(shí), ∣η*∣隨t的延長(zhǎng)先急劇降低, 后趨于平緩, 總體表現(xiàn)為負(fù)觸變性. 在鹽酸胍/膠原分散體系中觀察到復(fù)合觸變性還屬首次, 在相關(guān)文獻(xiàn)中也未見(jiàn)報(bào)道.

圖6為小幅振蕩剪切法研究1.0 mol/L鹽酸胍的作用時(shí)間對(duì)膠原體系觸變性的影響. 研究結(jié)果顯示, 隨作用時(shí)間的延長(zhǎng), 觸變性類型從復(fù)合觸變性(6～24 h)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)觸變性(48 h). 此結(jié)果說(shuō)明, 鹽酸胍對(duì)膠原分子的變性需要一定的作用時(shí)間, 隨時(shí)間延長(zhǎng), 其觸變性類型也會(huì)隨之改變.

2.4.2恒定剪切速率法將體系在高剪切速率(D=1000 s-1)下預(yù)剪切60 s后, 在恒定低剪切速率下(D=0.1 s-1)測(cè)定體系表觀黏度η隨時(shí)間t的變化. 圖7及圖8為恒定低剪切速率法研究鹽酸胍的濃度及作用時(shí)間對(duì)膠原體系觸變性的影響. 所得結(jié)果與小幅振蕩剪切法的研究結(jié)果一致. 即高速預(yù)剪切停止后, 當(dāng)鹽酸胍的濃度c<1.0 mol/L時(shí), 體系表現(xiàn)為正觸變性, 當(dāng)c=1.0 mol/L時(shí)表現(xiàn)為復(fù)合觸變性, 而c>1.0 mol/L時(shí)則表現(xiàn)為負(fù)觸變性; 隨鹽酸胍作用時(shí)間的延長(zhǎng), 濃度為1.0 mol/L的鹽酸胍/膠原分散體系觸變性類型從復(fù)合觸變性(6～24 h)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)觸變性(48 h).

2.4.3滯后環(huán)法在流變儀上先從低到高, 再?gòu)母叩降? 均衡地變化剪切速率D, 記錄各剪切速率下相應(yīng)的切應(yīng)力τ, 若以D為橫坐標(biāo)對(duì)τ作圖, 上行線與下行線組成的環(huán)形曲線即為滯后環(huán). 圖9及圖10為滯后環(huán)法研究鹽酸胍的濃度以及作用時(shí)間對(duì)膠原體系觸變性的影響結(jié)果. 所得結(jié)果與小幅振蕩剪切法及低剪切速率法的研究結(jié)果存在差異, 純膠原體系的滯后環(huán)為順時(shí)針?lè)较? 表明體系為正觸變性, 鹽酸胍的加入未改變體系的觸變性類型, 所有滯后環(huán)皆為順時(shí)針?lè)较?

2.5觸變性機(jī)理探討

上述研究結(jié)果顯示, 鹽酸胍/Ⅰ型膠原分散體系的觸變性類型, 隨鹽酸胍濃度的增大發(fā)生正觸變性-復(fù)合觸變性-負(fù)觸變性的轉(zhuǎn)變(圖5). 基于前期的研究結(jié)果, 我們認(rèn)為鹽酸胍/Ⅰ型膠原體系觸變性類型的轉(zhuǎn)變與該體系微觀結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān).

膠原作為具有三股螺旋結(jié)構(gòu), 相對(duì)分子量約為300000的棒狀生物大分子, 長(zhǎng)約300 nm, 直徑1.5 nm, 在Tris-HCl緩沖溶液, pH=7.2,T=298 K條件下, 具有自組裝的特點(diǎn)[15], 即膠原通過(guò)分子間的縱向與橫向的首尾相接, 有序地自組裝形成纖維. 通過(guò)自組裝, 膠原分子有序地排列成網(wǎng)狀、 或?qū)訝睢?或錯(cuò)列的纖維. 隨著外界因素的改變, 自組裝所形成的纖維的直徑、 長(zhǎng)短都將發(fā)生不同的改變.

在較高的外加剪切力作用下(如D=1000 s-1下高速預(yù)剪切), 這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被部分破壞, 使體系的黏度降低. 當(dāng)高速預(yù)剪切停止后, 自組裝過(guò)程重新建立, 可再次緩慢形成新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 體系的黏度又逐漸升高, 表現(xiàn)出正觸變性[圖5(A)]. 此外, 純膠原體系的黏度恢復(fù)曲線呈S型, 表明膠原的自組裝過(guò)程可分為3個(gè)階段: 0～8 min(滯后期), 8～22 min(快速生長(zhǎng)階段), 22～25 min(平衡階段)[16]. 對(duì)膠原自組裝過(guò)程的研究多采用濁度法、 動(dòng)態(tài)光散射、 外源熒光探針等方法[16～20], 上述結(jié)果表明, 流變學(xué)方法亦不失為研究膠原自組裝過(guò)程的一種理想的輔助方法.

在膠原分子內(nèi)和分子間, 存在著大量的氫鍵, 這些氫鍵對(duì)于膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著重要作用. 而鹽酸胍是一種典型的氫鍵破壞劑, 分子上含有2個(gè)氨基, 可以與膠原分子上的羥基、 羧基和氨基等之間形成氫鍵, 取代膠原分子間和分子內(nèi)的部分氫鍵作用, 使膠原發(fā)生構(gòu)象和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化[10].

若膠原體系中鹽酸胍含量較低(0.25～0.75 mol/L), 低濃度的鹽酸胍只能削弱膠原分子間的相互作用力, 而不能使膠原變性[20], 故體系仍以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主, 仍表現(xiàn)為正觸變性[圖5(A)]. 此外, 由于鹽酸胍削弱了膠原分子間的相互作用力, 使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得較為松散[圖2(B)], 故結(jié)構(gòu)恢復(fù)平衡時(shí)體系的黏度值遠(yuǎn)低于純膠原體系.

若鹽酸胍濃度較高(2.0～6.0 mol/L), 鹽酸胍可以誘導(dǎo)膠原解聚集直至解螺旋, 其三股螺旋結(jié)構(gòu)被部分或完全破壞, 導(dǎo)致多肽鏈的解離[21], 從而抑制膠原分子間自組裝. 當(dāng)高速預(yù)剪切停止后, 解離出的肽鏈可形成分散度較高、 尺寸較小的聚集體[圖2(D)], 致使體系黏度降低, 體系表現(xiàn)出負(fù)觸變性[圖5(B)], 同時(shí)亦使體系的流體行為越來(lái)越接近牛頓流體(圖3).

當(dāng)鹽酸胍濃度為1.0 mol/L時(shí), 鹽酸胍可誘導(dǎo)少量膠原分子變性, 使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞, 形成一些尺寸較大的聚集體[圖2(C)]. 當(dāng)高速預(yù)剪切停止后, 這些尺寸較大的聚集體之間可在一定程度上再次相互聚集, 在前250 s內(nèi)使體系的黏度升高; 但隨著測(cè)定時(shí)間的延長(zhǎng), 鹽酸胍的存在可引起膠原分子內(nèi)及分子間的氫鍵結(jié)構(gòu)二次破壞, 使得體系的黏度又開(kāi)始逐漸降低, 總體表現(xiàn)為復(fù)合觸變性[圖5(B)].

恒定低剪切速率法與小幅振蕩剪切法所得到觸變性類型的變化結(jié)果一致, 但所監(jiān)測(cè)的恢復(fù)過(guò)程略有差異. 如對(duì)于純膠原體系, 在小幅振蕩剪切法(圖5)中, 黏度的恢復(fù)在500 s后迅速上升, 而在恒定低剪切速率法(圖7)中, 則在2000 s后才開(kāi)始迅速上升, 這是由2種方法在測(cè)量過(guò)程中引入的外加剪切的不同引起的. 小幅振蕩剪切法的外力是在線性黏彈內(nèi)以正弦方式施加在體系上的, 對(duì)體系的擾動(dòng)極小, 黏度的變化可真實(shí)反映體系在靜置狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的恢復(fù)過(guò)程[12]; 而恒定低剪切速率法所引入的剪切力雖然較低(D=0.1 s-1), 但對(duì)體系結(jié)構(gòu)的恢復(fù)仍存在一定的破壞作用[22], 致使結(jié)構(gòu)的恢復(fù)較慢. 以上2種方法皆是在較低的外加剪切下監(jiān)測(cè)體系結(jié)構(gòu)的恢復(fù)過(guò)程, 而滯后環(huán)法在測(cè)量過(guò)程中引入了較大的外加剪切(D=0～1000 s-1), 對(duì)體系結(jié)構(gòu)的恢復(fù)破壞較大, 因此所得結(jié)果與以上2種測(cè)量方法存在一定差異.

3結(jié)論

分別采用小幅振蕩剪切法、 恒定剪切速率法及滯后環(huán)法研究了鹽酸胍/Ⅰ型膠原分散體系的流變性. 結(jié)果表明, 采用小幅振蕩剪切法及恒定剪切速率法在鹽酸胍/Ⅰ型膠原分散體系中觀察到復(fù)合觸變性, 并且體系的觸變性類型隨鹽酸胍濃度及作用時(shí)間而發(fā)生相應(yīng)的改變, 這種改變與體系微結(jié)構(gòu)的變化密切相關(guān). 相對(duì)于傳統(tǒng)的觸變性研究方法(如滯后環(huán)法), 小幅振蕩剪切法的外力是在線性黏彈內(nèi)以正弦方式施加在體系上, 對(duì)體系的擾動(dòng)極小, 可真實(shí)反映體系在靜置狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的恢復(fù)過(guò)程, 是研究分散體系觸變性更為理想的方法.

參考文獻(xiàn)

[1]Doublet B., Van Der Rest M.,J.Biol.Chem., 1991, 266, 6853—6858

[2]Friess W.,Eur.J.Pharm.Biopharm., 1998, 45, 113—136

[3]Blair H. C., Zaidi M., Schlesinger P. H.,Biochem.J., 2002, 354, 329—341

[4]Brekken R. A., Sage E. H.,MatrixBiology, 2000, 19, 569—580

[5]Kadler K.,PreteinProfile., 1995, 2, 491—519

[6]Meaney M. M., Rice K., Wright R. J., Spector M.,J.Orthop.,Res., 2003, 21, 238—244

[7]Usha R., Ramasami T.,ThemochimicaActa, 2004, 409, 201—206

[8]Sionkowska A., Kaminska A.,Inter.J.Biol.Macromolecules, 1999, 24, 337—340

[9]McClain P. E., Wiley E. R.,J.Biol.Chem., 1972, 247(3), 692—697

[10]Wang F., Tang K. Y., Pan H. B.,ChinaLeather, 2011, 40(7), 30—33(王芳, 湯克勇, 潘洪波. 中國(guó)皮革, 2011, 40(7), 30—33)

[11]Péterfi T.,Arch.Entwicklungsmech.Organ., 1927, 112, 660—695(Péterfi T.,WilhelmRoux’ArchivfürEntwicklungsmechanikderOrganismen, 1927, 112, 660—695)

[12]Dai X. N., Hou W. G., Duan H. D., Ni P.,ColloidSurf.A, 2007, 295, 139—145

[13]Chen Y., Ye R., Wang Y.,Int.J.FoodSci.Tech., 2015, 50, 186—193

[14]Zhang M., Liu W., Li G.,FoodChemistry, 2009, 115, 826—831

[15]Abraham L. C., Zuena E., Perez B., Kaplan D. L.,JournalofBiomedicalMaterialsResearchB, 2008, 87, 264—285

[16]Forgacs G., Newman S. A., Hinner B., Maier C. W., Sackmann E.,BiophysicalJournal, 2003, 84, 1272—1280

[17]Kadler K. E., Hojima Y., Prockop D. J.,J.Biol.Chem., 1987, 262, 15696—15701

[18]Yan M. Y., Li B. F., Zhao X.,FoodChemistry, 2010, 122, 1333—1337

[19]Shi X. Y., Ma W. Y.,Biomaterials, 2001, 22, 1627—1634

[20]Wu K., Liu W. T., Li G. Y.,SpectrochimicaActaA, 2013, 102, 186—193

[21]Liu A. J., Chen Y., Jia Y. L., Zhang G. R.,ProcessBiochemistry, 2007, 42, 54—59

[22]Dai X. N., Hou W. G., Li S. P., Wang X. F.,Chem.J.ChineseUniversities, 2001, 22(9), 1578—1580(戴肖南, 侯萬(wàn)國(guó), 李淑萍, 王新芳. 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào), 2001, 22(9), 1578—1580)

(Ed.: D, Z)

? Supported by the National Natural Science Fundation of China(No.21376125).

Rheological Properties of GuHCl/Type Ⅰ Collagen Dispersions?

BU Honghong1, JIAO Yanni2, LAN Wenjun1, ZHUANG Xiaoli1, DAI Xiaonan1*, LI Tianduo1*

(1.ShandongProvincialKeyLaboratoryofFineChemicals,QiluUniversityofTechnology,Jinan250353,China;2.ShandongCenterforDiseaseControlandPrevention,Jinan250014,China)

KeywordsCollagen; GuHCl; Denaturation; Rheological property; Complex thixotropy

AbstractCollagen was extracted from the outer skin of pig using a pepsin digestion method. The isolated collagen was characterized by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis(SDS-PAGE), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) and ultraviolet(UV). According to the electrophoretic pattern, the isolated collagen consisted of two differentα-chains(α1,α2) and oneβ-chain, indicating type Ⅰ collagen. FTIR and UV results confirmed the presence of triple helical structure in the collagen molecule. The rheological properties of GuHCl/type Ⅰ collagen dispersions were investigated as a function of guanidine hydrochloride(GuHCl) concentration and action time. The results of flow curves indicated that the pseudoplastic flow behavior of GuHCl/collagen dispersions gradually close to the Newtonian fluid with the increase of GuHCl concentration in the range of 0—6.0 mol/L and action time in the range of 6—48 h. The linear oscillatory shear, steady shear and thixotropic loop experiments were performed to investigate thixotropic behavior of the GuHCl/collagen dispersions. It was found that the thixotropic type of GuHCl/collagen dispersions transformed from positive thixotropy to complex thixotropy and then to negative thixotropy with the increase of GuHCl concentration. The thixotropic type of collagen dispersion transformed from complex thixotropy to negative thixotropy with the increase of action time of 1.0 mol/L GuHCl. It should be note that the complex thixotropy in GuHCl/collagen dispersions has not been reported in the similar systems so far. And we tentatively discussed this novel discovery on the basis of the interactions between GuHCl molecule and collagen. Meanwhile, this work would be helpful to deeply understand the mechanism of thixotropy.

收稿日期:2016-01-24. 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-05-04.

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào): 21376125)資助.

中圖分類號(hào)O631

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

聯(lián)系人簡(jiǎn)介: 戴肖南, 女, 博士, 副教授, 主要從事膠原的提取、 分離純化及分散體系性質(zhì)等方面的研究. E-mail: sddxn@163.com

李天鐸, 男, 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事精細(xì)高分子、 膠原蛋白質(zhì)等方面的研究.

E-mail: litianduo@163.com