在生物材料的相容性研究中，蛋白質與材料表面的相互作用極其關鍵，一直是研究的重點之一。

吸附的動力學、構象變化和變性

1980年前后，研究人員發現蛋白質吸附是不可逆的，他們認為這種不可逆性是由多個附著在表面的位點引起的，且蛋白的活性在吸附后顯著降低。現在研究發現蛋白質吸附發生有兩種情況：可逆吸附和不可逆構象變化。第二種情況有一個著名的例子是BSA（牛血清白蛋白）的側面和端部構象，這最初被認為是由簡單的方向變化引起的，但現在已知是通過蛋白的展開。下圖顯示了BSA構象變化的示意圖，該蛋白質吸附結果是不可逆的。

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材料表面特性對吸附的影響

根據前面介紹的離子/靜電相互作用和疏水相互作用，就可以對材料表面性能，對蛋白吸附做出評估。

常用的PBS緩沖液pH 7.4，如果蛋白的PI小于7.4，在此條件下蛋白呈陰性，如果材料含氨基，表面就有正電性。蛋白就會通過靜電相互作用吸附在表面。如果材料含氨基，表面就有正電性。在PBS緩沖液pH 7.4環境中，PI小于7.4 的正電性蛋白，就會被表面就會排斥，減少表面吸附。

非極性材料表面對于蛋白的具有顯著的吸附作用。這些材料包括聚苯乙烯、硅膠材料、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等大量合成材料，以及這些材料和長碳鏈脂 肪族涂敷的表面聚苯乙烯制成的 96 孔板通過表面非極性吸附用來固定抗體，從而進行ELISA 定量檢測蛋白。非極性醫療器材表面的蛋白吸附，是造成雪凝的主要原因之一。

極性的，交聯后的水溶性高分子，如葡聚糖、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸羥乙酯，則具有較少的蛋白吸附。這些高分子也經常被用來共聚成材，或表面涂層，以減少蛋白吸附。采用反相表面聚合技術在強非極性的醫用硅膠 (Silastic®) 和中等非極性的醫用聚氨酯 (Tecoflex®) 表面接枝聚合親水性高分子涂層后，置于在不同濃度的纖維蛋白原（Fibrinogen）的溶液中，通過放射性同位素標記來檢測表面纖維蛋白原吸附。涂層對表面吸附都有了顯著降低。

減少蛋白吸附的的方法

對于現有不能做表面改性的材料表面，為減少蛋白吸附，特別是干擾蛋白檢測或分離過程中的非特異結合NSB，常見的辦法包括：

1.調整緩沖液的pH值。

2.使用蛋白質封閉添加劑。

3.添加非離子表面活性劑。

4.增加鹽濃度。

為了選擇最佳方法，了解分析物和配體的特性非常重要。了解分子的等電點、電荷、大小和組成（親水性、疏水性）可以幫助確定在實驗中減少NSB的*條件。

1. 調整緩沖液的pH值

緩沖液的pH值會對NSB產生重大影響，因為它決定了生物分子的總電荷（正或負）。例如，如果使用的pH值使的分析物帶正電，分析物將與帶負電的表面發生非特異性相互作用。在這種情況下，可以選擇將緩沖液調整到蛋白質等電點范圍（預測的中性總電荷）內的pH值，或中和表面靜電。

2. 為增加特異性結合檢測，

使用緩沖添加劑——蛋白質阻滯劑

防止非特異性結合的良好第一步是將牛血清白蛋白 (BSA)，一種常用的蛋白質封閉添加劑，添加到緩沖液和樣品溶液中。作為由具有不同電荷密度的域組成的球狀蛋白質，BSA可以圍繞著檢測蛋白，以保護其免受非特異性蛋白質-蛋白質相互作用、與帶電表面或非極性表面的相互作用。因此，可以使用BSA等添加劑將NSB降至Z低。

3. 添加表面活性劑——吐溫 20

如果由于系統中的疏水相互作用而發生非特異性結合，使用非離子表面活性劑（例如Tween 20）可能會有所幫助。低濃度吐溫20會降低蛋白和非極性表面之間的疏水相互作用。

4. 增加鹽濃度

在主要由于基于電荷的相互作用而發生 NSB 的系統中，在緩沖液中使用更高的鹽濃度可以通過對分析蛋白產生屏蔽效應來減少這些相互作用。可以使用不同濃度的鹽類（例如NaCl）來防止帶電蛋白質與其他帶電表面的相互作用。

作者

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王國斌，美籍華人博士，在生命科學和表面化學領域有著20多年的產品研發經驗。曾就職于SRU Biosystems，開發了 BIND™生物傳感器，現就職于BMT Biosystems，任副總裁，管理生物醫學和診斷產品中特殊材料及表面應用的開發和生產。

王國斌博士憑借在高分子化學、表面科學、蛋白質兼容表面等方面的豐富經驗，在加入月旭科技后，主持研制了“續凈一號"銀離子消毒液，并對月旭科技的蛋白純化系列產品的研發提供了極大的技術支持。為今后月旭科技在生命科學領域的發展注入一劑強心針。