摘 要

近年来，智能聚合物材料已然成为材料领域的研究热门，在生物医药、环境治理、表面改性等方面起到重要应用。另外，糖类作为生命体的最基本组成物质之一，广泛参与到各种命活动中，在细胞黏附与增殖、蛋白质的识别等方面起到重要作用。因此，科学家们正致力于从仿生的角度来研究含糖聚合物对外部环境或与蛋白质等特殊物质的响应性识别。

本文选择了温度响应性单体N-异丙基丙烯酰胺 (NIPAAm) 作为主链单元，根据文献合成了单体N-丙烯酰基-葡萄糖 (AGA) 与N-丙烯酰基-N’-[4-(三氟甲基)-苯基硫脲] (TFPT)，并采用FT–IR、1H–NMR、13C-NMR表征了以上化合物的结构。通过表面引发原子转移自由基聚合(Si-ATRP)技术，将上述三种单体接枝到硅球表面，在硅球表面形成了P(NIPAAm-co-AGA-co-TFPT)薄膜，并采用扫描电镜进行形貌分析。

本文中合成的含糖智能聚合物薄膜在厚度、均匀性、致密性上均达到很高的水准，因此可以结合化学、材料、生物及医学等多学科交叉的优势，进行多肽的选择性识别的研究。这不仅有利于化学和材料学科的发展，而且为生物学中的一个重大研究课题—糖和肽的相互作用—提供一种新的探索作用机制的理想平台。

关键词： 糖响应聚合物；糖肽富集；表面引发原子转移自由基聚合

Abstract

In recent years, the smart polymer has attracted increasing interests in the field of material research. It has important application value in biomedical, environment control, surface modification etc. On the other hand, as one of the most fundmental substances in life system, saccharides are involved in numerous biological progresses. It has been shown that these carbohydrates play impotant roles in cell adhesion and proliferation, as well as protein recognition. Hence, from the perspective of biomimetics, scientists are focus on the reasearchs on the response of glycopolymer to external environments and other special substances, such as proteins or peptides.

In this paper, we select the typical temperature responsive N-Isopropyl acrylamide (NIPAAm) as the main chain unit. In addition, the function unit N-Acryloyl-Glucosamine (AGA) and the mediating unit N-acryloyl-N’-[4-(trifluo-romethyl)-phenylthiourea] (TFPT) were further synthesized based on references. FT–IR、¹H–NMR、¹³C-NMR were used to characterize the above compounds. Utilizing the surface-initiated atom transfer radical polymerization (Si-ATRP) technique, the above-described three monomers were grafted onto the surface of a Silica gels to form the copolymer P (NIPAAm-co-AGA-co-TFPT) film. Scanning electron microscope was used to analyze the morphology of the surface of the.

In conclution, the glycopolymer film’s thickness, uniformity, density have reached a very high standard. Therefore, in the field of chemistry, materials, biology and medicine, this smart copolymer film is able to perform the research on selective recognition of peptide. This work is not only beneficial to the development of chemical and materials, but also provides a ideal platform to explore the interaction mechanism for hot topic in the study of biology— the interaction between saccharide and peptide.

Key Words： Sugar responsive polymer; glycopeptide enrichment; surface initiated atom transfer radical polymerization

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 蛋白质组学的研究意义 2

1.3 糖蛋白质研究的意义 2

1.4蛋白质糖基化的主要类型 3

1.4.1 N-连接的糖蛋白 3

1.4.2 O-连接的糖蛋白 4

1.5 糖肽富集 5

1.5.1 糖肽富集研究的意义及目的 5

1.5.2 糖肽富集研究的难点 5

1.5.3 糖肽富集的实验方法 6

1.6 表面引发原子转移自由基聚合（Si-ATRP） 8

1.6.1 原子转移自由基聚合（ATRP） 8

1.6.2 表面引发原子转移自由基聚合(Si-ATRP) 9

1.6.3 表面引发原子转移自由基聚合的的优点及应用 9

1.7研究内容及意义 10

第二章 糖响应聚合物材料的制备与表征 11

2.1 实验材料及仪器 11

2.1.1实验材料 11

2.1.2实验仪器 12

2.2 实验过程 13

2.2.1 单体N-异丙基丙烯酰胺(N- Isopropyl acrylamide)的制备 13

2.2.2 单体N-丙烯酰基-葡萄糖 (AGA)的制备 13

2.2.3 单体N-丙烯酰基-N’-[4-(三氟甲基)-苯基硫脲] (TFPT)的制备 14

2.2.4 P(NIPAAm-co-AGA-co-TFPT)共聚物薄膜的制备 14

2.2.5 糖肽富集实验 14

2.3 结果分析与讨论 17

2.3.1 单体表征 17

2.3.2 糖肽富集实验条件分析 22

2.3.3对照实验分析 23

2.3.4抗干扰实验分析 25

第三章 结论与展望 27

参考文献 28

致谢 30

第一章 绪论

1.1 引言

蛋白质是生物体生理功能的执行者，也是生命现象最直接的体现者。蛋白质有着其独特的变化规律。研究蛋白质的结构和功能有助于我们揭示当生命体处于生理或病理条件下的变化机制。基本上大部分蛋白质都会有各种形式的翻译后修饰，它可以使蛋白质结构更加复杂，功能也相对完善，作用更加专一，因此揭示基因便需要先解析相关的翻译后修饰 ^[1]。翻译后修饰种类繁多，截止目前，被报导翻译后修饰种类便多达数百种，比如糖基化，甲基化，磷酸化等。糖基化是其中一类很重要的蛋白质翻译后修饰，其对生命体意义重大。糖基化修饰存在于超过一半的蛋白质之中^[2,3]。