蛋白质结晶条件的筛选策略研究进展

蛋白质分子的三维结构是生命科学研究中极为重要的信息,X射线单晶衍射技术是目前获得结构信息最主要的手段,但如何筛选到第一个蛋白晶体是该技术必需的第一步,也是制约结构生物学发展的主要瓶颈问题之一。现在一般通过规模筛选的方法从众多的溶液中筛选出可结晶的条件,但是工作量较大,效率也不高。回顾了近年来在提高结晶筛选效率方向取得的成就,主要表现在2个方面:一是在传统结晶方法和试剂基础上发展起来的一系列新的高效的结晶技术和筛选试剂盒;二是从生物学、物理学和化学等角度提出的一些提高结晶筛选效率的新技术,主要包括通过分子工程改造蛋白、提高蛋白溶液的稳定和均一性、导入籽晶、共结晶、改善结晶界面和变温筛选等技术。最后展望了该领域未来的发展趋势。     

用于蛋白质结晶的形核剂研究综述

获取蛋白质晶体是蛋白质三维结构解析、医疗药品生产、自组装纳米体系构建等过程中重要的步骤。例如,利用X射线衍射技术对蛋白质进行三维结构解析时,首先需要通过结晶条件筛选,获得质量较高的蛋白质晶体,进而进行衍射得到蛋白质结构相关信息。蛋白质结晶需要经历从未饱和区经亚稳区至形核区的形核过程以及从形核区到亚稳区的生长成熟过程。在整个蛋白质结晶过程中,形核过程是至关重要的一步。均相形核过程中,结晶体系中各个部分形核概率相同,当蛋白质结晶体系中溶液的过饱和度足够克服形核势垒时,在形核区发生成核,因而在低浓度的结晶溶液体系中,均相形核存在一定的局限性。形核剂的添加使蛋白质晶体异相形核,相较于均相形核其需要克服的阻力小,形核势垒低。因而形核剂的使用对于难结晶蛋白或者起始浓度过低的蛋白质结晶具有重要意义。随着结构生物学的发展,形核剂在蛋白质结晶中的研究仍是结晶方法学领域的热点问题。多孔微球对蛋白质分子的吸附作用有利于无序蛋白质分子团簇的形成,进而促进蛋白质形核。添加多孔微球不但可以增加结晶条件筛选数,也可以提高晶体质量。促进蛋白质分子有序排列的形核剂籽晶的使用,使晶体的形核生长过程始终处于结晶体系溶液浓度较低的状态,而交联的籽晶因为稳定性更高而更有应用前景。新型交互扩散结晶板中,蛋白质结晶体系通过一个较缓慢的交互扩散过程实现蛋白质结晶溶液浓度的变化,并且结晶体系可达到共平衡,因而能显著提高蛋白质晶体结晶条件筛选数和晶体质量:蛋白酶K结晶条件数由39个提升至47个,分辨率由1.66提升至1.54。利用基底材料的一些特性,如静电作用、疏水作用和氢键,可以起到促进蛋白质分子聚集的功能,从而促进形核。本文从物理作用和化学作用两个角度详细总结了形核剂对蛋白质结晶的影响,并展望了该领域的发展前景及研究方向。     

PP/Talc复合材料的非等温结晶动力学

用差示扫描量热法(DSC)研究聚丙烯(PP)及PP／Talc复合材料的非等温结晶过程,加入滑石粉后,PP／Talc的结晶速率、结晶度得到明显提高。结合Avrami和Ozawa方程得出一个适合于非等温的结晶动力学方程,并由此获得PP／Talc复合材料的非等温结晶动力学参数,计算表明Talc能促进PP材料的结晶。     

纳米银改性聚丙烯的非等温结晶动力学研究

采用共混造粒法制备了含0.5％纳米银的聚丙烯抗菌切片,利用差示扫描量热(DSC)法研究了聚丙烯及纳米银改性聚丙烯的非等温结晶行为及其动力学.结果表明,纳米银的加入使聚丙烯非等温结晶过程的成核自由能降低.Avrami方程能正确地描述聚丙烯及纳米银改性聚丙烯的非等温结晶过程.加入纳米银以后,材料的成核机理和晶体生长几何基本没有变化.聚丙烯和纳米银改性聚丙烯的Avrami指数的平均值分别为4.01和4.28,表明二者在非等温结晶时均以三维球晶方式生长.     

等规聚丙烯/豆油体系的非等温结晶动力学

采用差示扫描量热仪(DSC)对等规聚丙烯(iPP)与豆油体系的非等温结晶动力学进行了研究,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了等规聚丙烯在豆油中的结晶形态．对实验数据用Ziabicki理论和Jeziorny方法进行处理,求出结晶动力学指数、结晶速率常数和结晶能力等数据,分析了降温速率及iPP初始浓度等对结晶动力学参数的影响．     

HDPE,LLDPE及EPDM对PP非等温结晶行为的影响

采用等速率温ＤＳＣ法研究了ＨＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ及ＥＰＤＭ对ＰＰ非等温结晶行为的影响。结果表明，ＰＥ的加入使用ＰＰ的结晶峰温度升高，熔点下降，且使结晶速率加快，球晶细化。ＨＤＰＥ先先ＰＰ结晶，燕促使ＰＰ／ＨＤＰＥ共混物中的ＰＰ异相成核。     

HDPE、LLDPE及EPDM对PP等温结晶行为的影响EI

采用ＤＳＣ法研究了ＨＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ及ＥＰＤＭ对ＰＰ等温结晶行为的影响。结果表明，ＰＥ的存在可显著降低ＰＰ的结晶速度，且ＨＤＰＥ比ＬＬＤＰＥ的影响要大，但加入ＥＰＤＭ后有所改善；ＰＥ的存在会诱发ＰＰ生成亚稳态的β晶系，β晶的生成量只与ＰＥ的含量有关，而与种类无关。     

胶溶-水热晶化过程中纳米TiO2晶粒聚集机理及形貌的研究

通过XRD、SEM和动态光散射粒度测定仪(DLS)研究了胶溶及水热晶化过程中纳米TiO2晶粒聚集行为及形貌．实验结果表明,在胶溶无定形沉淀过程中所形成的大小为10-15nm的锐钛矿(A)型胶粒或金红石(R)型胶粒(初级粒子)易定向聚集成更大的、具有(30-50)nm×(80-100)nm的次级晶粒．含有次级晶粒的溶胶前驱液在水热晶化过程中,次级晶粒发生崩裂并生长成结晶度更高的大小约为10-30nm球形(A型)和大小约为20-60nm棒状(R型)纳米TiO2．     

含AlF3和ZrF4氟化物玻璃的分相与析晶

以摩尔组成为8．7MgF2-17．4CaF2-8．7SrF2-13．3BaF2-13．0YF3-31．6．AlF3-7．3ZrF4的氟化物玻璃为对象，研究了玻璃的分相和析晶．研究表明，玻璃中同时含有AlF3和ZrF4时，玻璃产生明显的分相，玻璃在高温下对水比较敏感，容易产生表面析晶．玻璃内部的析晶主要来自稳定性较差的富Al相，受空气中水分的影响，玻璃表面的析晶首先产生于富Zr相．依据玻璃的分相和析晶表现，讨论了含AlF3和ZrF4氟化物玻璃的表面析晶机理．     

聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂的结晶特性和结晶动力学

采用热台偏振光显微镜和ＤＳＣ差示扫描量热仪对ＰＴＴ、ＰＢＴ和ＰＥＴ的结晶性能进行了研究。实验得到的结晶是：ＰＴＴ的结晶诱导期和球晶出现与ＰＢＴ接近,但与ＰＥＴ相差较大：球晶生长速率随温度的变化ＰＴＴ快于ＰＥＴ;在相同结晶温度下,ＰＴＴ的分子链段比ＰＥＴ更易进入结晶界面和形成稳定的晶核,然而总晶速率ＰＴＴ小于ＰＢＴ。     

阳离子染料可染共聚酯的等温结晶动力学

利用差示扫描量热法(DSC)对阳离子染料可染共聚酯CDP及ECDP的等温结晶动力学进行研究,并与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)相比较,寻求其变化规律.结果表明,各共聚酯的实验教据同Avrami理论吻合较好,有明显的线性关系,但在结晶后期出现了偏离.随着第三及第四单体的加入,结晶速率G逐渐减小,且酯型ECDP的结晶速率要...     

膜结晶技术研究进展及应用前景

对一种新的分离技术——膜结晶进行了综述．介绍了膜结晶技术的产生、原理和优点，以及膜结晶的过程及膜结晶器的类型．概述了膜结晶在国内外的发展和应用状况，重点介绍了膜结晶在盐溶液结晶和生物高分子溶液结晶两个方面的研究与应用，并对膜结晶技术的前景作了展望．     

改性PET结晶动力学研究

采用差示扫描量热法探讨了改性PET的结晶速率与结晶温度的依赖关系,并用Avrami方程进行了量化分析。研究结果表明：在实验温度范围内,3种改性PET树脂随着温度的升高,其结晶程度逐步增加;随着温度的升高,3种改性PET的K值不断增大,t1／2值不断减小;较多的改性单体含量降低了PET的结晶速率。     

间苯二甲酸共聚酯的结晶特性

研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分子链中引入间苯二甲酸（IPA）的无规共聚酯（IPET）的非等温结晶动力学和等温结晶时球晶的生长和形态。结果表明,共聚酯的结晶温度随IPA含量的增加而升高,玻璃化转变温度、熔点随IPA含量的增加而降低;IPA的引入使IPET的结晶速率及球晶生长速率明显降低,但对球晶的形态及生长机理并无明显的影响。     

真空膜结晶法结晶溶菌酶的实验研究

采用聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜对真空膜结晶溶菌酶进行了实验研究.考察了膜下游真空度、蛋白质浓度、料液流速、添加剂、pH和离子强度对溶剂跨膜通量及溶菌酶晶体质量的影响.结果表明,真空度应控制在0.015 MPa左右;溶菌酶真空膜结晶的最佳浓度为20 mg/mL;结晶溶液的流速以288μm/s为宜;结晶溶液中加入一定添加剂如丙三醇、DMSO等,可以有效提高溶剂跨膜通量,改善晶体质量;在相同离子强度下,pH值越大膜通量越低,在不同的pH值下可以得到不同形状的晶体.     

差示扫描量热法研究天然橡胶的低温结晶与熔融行为

采用差示扫描量热法(DSC)对天然橡胶(NR)等温结晶过程进行了研究。结果表明,天然橡胶在等温结晶6～8小时后结晶基本完善,具有两种结晶结构。在-25℃结晶时,结晶速率和结晶程度最大。以大于5℃/min的升温速率熔融时,熔融曲线出现明显的双峰。通过Hoffman-Weeks方程拟合得到天然橡胶的平衡熔点为18.03℃～62.42℃。由等温结晶动力学计算,得出天然橡胶等温结晶过程的Avrmai指数在2.21～3.02之间。     

连铸结晶器保护渣渣膜结晶特性的研究进展

连铸结晶器保护渣的结晶特性对铸坯与结晶器之间的传热有重要影响,合理控制保护渣的结晶行为能有效提高包晶钢铸坯表面质量。保护渣的结晶特性主要包括保护渣的结晶温度、结晶率、结晶矿相以及渣膜表面粗糙度等。主要综述了影响保护渣结晶特性的主要因素及结晶过程的研究方法并就保护渣结晶特性的研究方向提出了几点建议。     

尼龙612的等温结晶动力学

用差示扫描量热(DSC)研究了尼龙612的等温结晶动力学.实验结果表明,在所研究的等温结晶温度范围内(184℃、186℃、188℃、190℃、192℃),尼龙612达到最大结晶速率时的时间、半结晶期和动力学结晶速率常数分别为:O.12min、0.19 min、0.22 min、0.29 min、0.59 min;0.1...     

茂金属聚乙烯(mPE-1)的非等温结晶行为

对茂金属聚乙烯(mPE-1)和传统的Ziegler-Natta聚乙烯(PE7042)的非等温结晶行为进行了研究.用DSC测试了两种聚乙烯的非等温结晶过程,采用Jeziorny法、莫志深法和Gupta法等对所得数据进行了分析.结果发现,mPE-1的结晶速率比PE7042低.在实验范围内,两种物料的非等温结晶动力学符合莫志深方程,并给出了动力学参数F(T)和a值.     

非晶硅薄膜晶化方法

多晶硅薄膜由于具有较高的载流子迁移率和良好的光电性能,广泛应用于集成电路及光电器件中,尤其在太阳电池领域引起了广泛关注。多晶材料晶界处会发生载流子的复合,降低载流子寿命。结晶度与晶粒尺寸是多晶硅薄膜取得良好性能的关键因素,直接制备的多晶硅薄膜一般晶粒尺寸较小、晶界较多,所以常采用非晶硅晶化法制备出晶粒尺寸较大的多晶硅薄膜。介绍了几种常见的非晶硅薄膜晶化方法,总结了各种晶化方法的机理和制备的薄膜的物理性质。