Zeolite由于其低毒性和良好的生物相容性而被認為是可用于醫學治療的新型生物材料。本文介紹了沸石與蛋白質之間的相互作用。沸石由于其離子交換,表面特性和可控的孔結構而與蛋白質特異性結合或反應,從而影響蛋白質的性能和行為。
一、沸石與蛋白質的相互作用
蛋白質是生命的物質基礎。蛋白質在材料表面的行為在生物體中材料界面的性質中起著重要作用。蛋白質在材料表面的吸附將影響血液凝固,免疫反應,補體激活,顆粒吞噬,細胞和細菌粘附等過程。蛋白質存在于材料表面,可以通過分子間作用力與材料相互作用,例如化學鍵,疏水反應和電荷轉移反應。影響與蛋白質相互作用的物質特性主要包括大小,形態,電荷,親水性和疏水性,表面勢能和表面基團。其中蛋白質的吸附是分子從溶液中擴散,接近并粘附到固體材料表面的過程。除了蛋白質和材料的表面特性外,吸附還取決于分子與表面相互作用的溶液環境。
天然沸石具有比其他裝載蛋白質的多孔材料更低的成本,并且具有穩定的結構。與蛋白質結合形成復合材料后,沸石可以保持有效和穩定的狀態。并且,沸石具有確定的和可控的結構。目前,國際沸石協會結構委員會公開的沸石數量已達到252種。另外,沸石的金屬離子交換性能使特定骨架的沸石可以包含不同種類的金屬陽離子。可控的結構和可變的成分使沸石和蛋白質的化合物具有較寬的可控范圍。蛋白質表面上暴露的氨基酸可以延伸到沸石表面上的有序孔中以形成特定的結合區域,并調節蛋白質在沸石表面上的特定吸附和構象變化。沸石表面蛋白質的構象,行為和性能的調節,無論是正調節還是負調節,都將在生物醫學領域中發揮重要作用。
二、沸石的抗微生物性能
使用具有抗菌作用的金屬離子與沸石的孔和籠中的陽離子交換可以使沸石具有抗菌和抗病毒的特性。據文獻報道,與Ag,Zn2,Cu2和其他陽離子交換的沸石具有高度有效的抗菌作用。其中,Ag是最常見的抗菌材料,其抗菌活性和對人畜的細胞毒性取決于Ag的濃度。盡管對Zn2和Cu2的研究很少,但最近的報道表明它們具有抗菌潛力,并且可以滅活各種細菌或病毒。銀具有良好的抗菌性能。其抗菌機理主要有三方面內容:(1)Ag結合細菌蛋白質中的巰基,使蛋白質失去活力,導致細菌無法正常代謝并在存活后死亡。(2)干擾核酸分子,使其失去復制能力;(3)銀催化水分子和內部氧的轉變,產生游離的羥基自由基和活性氧離子,抑制和殺死細菌的生長,達到殺菌作用。
基于沸石表面的酸堿性質,孔隙率和離子交換特性,它具有與蛋白質的特異性結合和相互作用。該蛋白質可以選擇性地吸附在沸石表面上,并具有特定的方向和吸附構象。因此,它在抗菌和緊急止血方面具有重要的應用價值。