胶原是一种天然的生物大分子，来源丰富，去除其抗原所在的端肽后可加工制备成具有良好生物相容性的生物材料，国内外均投入了大量人力、物力开展医用胶原材料的研究。胶原是细胞外基质(ECMs)的主要成分，具有独特的三螺旋结构，它不仅对组织和器官起支持和保护作用，而且参与介导一系列生物过程，包括细胞的粘附、迁移和分化以及组织再生，胶原的这些特殊生物学功能是通过膜受体、可溶性因子以及其它ECM组分等生物活性分子与胶原三螺旋结构的特异性结合来实现的。因此，对于胶原三螺旋结构和功能的研究已成为当今生物材料领域的热点。 本论文深入研究了牛腱来源Ⅰ型胶原和胶原模拟多肽(Collagen Mimetic Peptides，CMP)的三螺旋结构及其热稳定性和相关机理，并研究了通过受控的温度变化过程将CMP与胶原结合，为温和条件下实现大分子或生物活性分子与胶原紧密结合提供新的物理修饰方法。主要研究结果如下： 1.胶原蛋白基本理化性质的研究 选用实验室自制牛腱来源Ⅰ型胶原，通过重复盐析、透析的方法对其进一步纯化，纯化后对其基本理化性质进行研究。SDS-PAGE结果表明，纯化的胶原为Ⅰ型胶原；光谱学表征结果表明，牛腱来源Ⅰ型胶原具有典型的三螺旋结构吸收谱型；胶原在溶液中能够发生自聚集，胶原自聚集体热力学曲线呈现双峰特征，并且在温度、pH值和离子强度等条件的影响下自聚集体尺寸会发生变化。 2.胶原蛋白三螺旋结构及其热稳定性的研究 胶原的热变性过程是三螺旋结构连续发生变化的过程，随着温度的升高，三螺旋会发生解旋，并最终形成无规则的单条多肽链，这个过程可以归纳为“三螺旋—单体”的热变性过程。在这个过程中，稳定三螺旋结构的氢键作用力逐渐被破坏，造成三螺旋构象的改变，对应圆二色谱峰强度和红外光谱酰胺Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ带均发生明显的变化；胶原热变性后，三螺旋结构被完全破坏，并且该过程不可逆。 3.胶原模拟多肽的三螺旋结构及其热稳定性的研究 胶原模拟多肽(CMP)具有典型胶原三螺旋结构的红外吸收谱型和圆二色谱谱型；CMP的三螺旋结构对温度很敏感，随温度变化发生“三螺旋()单体”变化，与胶原不同的是，此变化过程完全可逆；圆二色谱中225 nm和红外光谱中的1645 cm—1的温度相关曲线可以有效反映CMP三螺旋结构的变化情况。 4.胶原模拟多肽与胶原蛋白之间相互作用的研究 根据温度与胶原三螺旋结构之间的相关性，采用荧光标记CMP的方法研究胶原与CMP之间的结合情况表明，FITC—CMP与胶原膜之间的结合借助于CMP构象在温度变化时具有“柔性单链()螺旋结构”可逆性，CMP与胶原膜的结合不仅依赖于CMP是否由三螺旋结构转变为热变性后的单条多肽链，而且取决于胶原是否发生热变性。 5.二维红外相关光谱研究胶原蛋白构象的变化 利用二维红外的方法对胶原三螺旋结构受温度影响而发生的构象变化情况进行了相应研究结果表明，胶原在变温外扰的影响过程中，其三股肽链之间的氢键减弱而逐渐解螺旋，每条肽链因伸直其螺旋度减少，整个蛋白的无序结构增加。其二级结构的变化顺序为：—CH—构象的变化>酰胺Ⅰ结构的变化>酰胺Ⅱ结构的变化>酰胺Ⅲ的变化>—CH2—构象的变化。