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真空冷凍干燥過程中的保護機理

來源:蓓迪(北京)科技有限公司   2021年09月13日 10:38  

在干燥過程中,蛋白質(zhì)的水合層被除去,這時,“優(yōu)先作用”機理已不再適用。在干燥過程中的保護機理,目前主要有兩大觀點:(1)玻璃態(tài)假說;(2)水替代假說。

1) 玻璃態(tài)假說

     這種觀點認(rèn)為在含有保護劑溶液的干燥過程中,當(dāng)濃度足夠大且保護劑不發(fā)生結(jié)晶時,保護劑與活性組分混合物就會形成玻璃態(tài)。這種玻璃態(tài)的形成可以使得凍干品的黏度達(dá)到1012Pa.s,這也是玻璃態(tài)的黏度。保護劑在蛋白質(zhì)周圍形成玻璃體,使大分子蛋白質(zhì)的鏈段運動受阻,阻止蛋白質(zhì)的展開和沉淀,從而抑制了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)亞能級與結(jié)構(gòu)松弛之間的相互轉(zhuǎn)換,維持蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2)水替代假說

 

     由于蛋白質(zhì)分子中存在大量的氫鍵,結(jié)合水通過氫鍵與蛋白質(zhì)分子聯(lián)結(jié)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在冷凍干燥過程中失去水分后,保護劑的羥基能夠替代蛋白質(zhì)表面上水的羥基,使蛋白質(zhì)表面形成一層“水合層”,這樣就可以保護氫鍵的聯(lián)結(jié)位置不直接暴露在周圍環(huán)境中,從而保持了蛋白質(zhì)天然結(jié)構(gòu)和功能的完整性。

目前許多研究者比較贊同“水替代假說”的觀點,這主要是因為通過傅立葉紅外線頻譜儀(FTIR)對蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)以及蛋白質(zhì)與保護劑之間的氫鍵作用進(jìn)行直接檢測,為該理論提供了證據(jù)。


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