文 献 综 述

1.1 选题背景

胶原蛋白是一种重要的纤维状蛋白和结构蛋白,是自然界动物体内分布最广泛的蛋白质。胶原蛋白的三股螺旋结构赋予其特殊的生物活性，如低免疫原性、良好的生物相容性、能促进血小板凝结，促进细胞的存活、生长、愈合，因而胶原蛋白在组织工程材料等领域具有广泛的应用。尽管有少量的溶剂，如乙酸、三氟乙醇（TFE）、六氟异丙醇（HFIP）等，可以用来溶解胶原蛋白，但是存在易挥发，溶解度低，易导致胶原水解，变性等缺陷。因此，胶原蛋白高值转化及利用的一个关键点是寻找合适的溶剂来高效溶解制备胶原蛋白溶液，研究胶原蛋白溶液性质，阐明胶原蛋白与溶剂之间的分子作用机制。

离子液体（Ionic Liquids, ILs）是一类极具应用前景的”绿色溶剂”^[1]，有较好的热稳定性、较低蒸气压、合适的黏度、高电导率和较强催化性等优点，广泛应用于有机合成及催化、分析化学、电化学、化工分离等领域。离子液体一般由有机阳离子和无机阴离子组成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等离子。

1.2 胶原蛋白的结构

胶原蛋白在体内以胶原原纤维或称胶原纤维的形式存在^[2]。胶原原纤维的基本结构单位是原胶原分子,其相对分子质量为2.85#215;10⁵, 由三股缠绕的多肽链组成,每股长度约1000 个氨基酸残基。原胶原分子长约300 nm，直径约1.5 nm。

胶原蛋白中甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸含量很高,不能形成α螺旋或β折叠片结构, 而是形成以3 条称为α肽链或α链的多肽链（亚基）缠绕成特有的三股螺旋。它的二面角值φ和ψ分别在-60#176;和 140#176;附近, 这是一种右手超螺旋缆。X 射线衍射和模型研究指出, 其中每股链自身是一种左手螺旋。与α螺旋相比, 胶原链要伸展得多, 每一残基沿三股螺旋轴升高0.29 nm，而α螺旋只是0.15 nm。右手螺旋缆的螺距为8.6nm，每圈每股包含30个残基，每股左手螺旋的螺距为0.95nm，每圈约含3.3 个残基。

胶原中三条肽链的氨基酸序列分析表明：每一条肽链都由重复出现的Gly-X-Y肽段构成，甘氨酸的空间结构能优化多肽链折叠中的构象范围，而且甘氨酸是唯一适合内部位置的氨基酸。同时，胶原三条链的折叠决定了每个三肽段的第三个残基是Glu，从而产生（Gly-X-Y）_n结构的重复，最为常见的三肽单元是Gly-Pro-Hyp，这

有助于三股螺旋的稳定^［3］。

在三股螺旋中α肽链每隔两个残基即第三个残基面向或位的残基是Gly，其两端的残基位于螺旋缆的外侧。三股螺旋是一种错位的（staggered）结构，因此来自三股链的Gly 残基沿三股螺旋的中心轴堆积，一股链上的Gly跟第二股X残基和第三股的Y残基相邻, 每个Gly残基的N- H与相邻的X残基的C=O形成氢健。由于Hyp残基的烃基也参与链间氢键的形成, 三股螺旋得到进一步稳定和增强。于拥挤的中心轴处, 该中心很窄，唯一能适合此位置的残基是Gly，其两端的残基位于螺旋缆的外侧。三股螺旋是一种错位的（staggered）结构，因此来自三股链的Gly残基沿三股螺旋的中心轴堆积，一股链上的Gly跟第二股X残基和第三股的Y残基相邻, 每个Gly残基的N-H与相邻的X残基的C=O形成氢健。由于Hyp残基的烃基也参与链间氢键的形成，三股螺旋得到进一步稳定和增强。