模拟人体液中纤维蛋白原在电极上的生物电化学研究_立项申请书

1、大学生创新训练计划项目“大学生创新训练计划项目”立项申请表申请级别：国家 北京市 学校项目名称： 模拟人体液中纤维蛋白原在电极 上的生物电化学研究 负 责 人： 所在学院： 联系电话： 电子邮件： 填表时间： 2013-10-25 北京理工大学教务处制表注意事项1. 填写申请级别时，将“”替换为“”，或手写打“”；2. 项目负责人应为本科生，鼓励跨年级、跨学科组成项目组；3. 项目成员（含负责人）不超过5人,成员中至少有一名非四年级的学生，每名学生原则上不允许同时参加多个项目；4. 申报国家级、北京市级项目应明确指导教师，指导教师应具备中级以上职称,每位指导教师同时指导的项目原则上不能超过两项

2、；5. 经费预算严格按照通知要求进行申请，最终以专家委员会批准的额度执行；6. 项目周期统一为一年。负责人情况姓名性别学号学院专业班级手机固定电话电子邮件个人介绍项目基本信息项目名称模拟人体液中纤维蛋白原在电极上的生物电化学研究项目周期一年所属一级学科化学项 目 组姓名性别学号学院专业手机小组成员（不超过4人）指导教师姓名性别职称学院职务手机吕桂琴女副教授化学学院教、项目介绍 （研究目标、研究背景及现状、工作原理和方案设想、计划进度安排等）研究目标:1. 用电化学组装法制备纤维蛋白原修饰电极；2. 通过循环伏安曲线对比研究模拟人体液（PBS）和含4 mg/mL纤维蛋白

3、原的PBS溶液在铂及金电极界面上的电化学行为、其界面电化学和化学反应信息；3. 通过对纤维蛋白原的研究探讨材料触发凝血的原因机制。研究背景及现状：冠心病被称作“人类健康第一杀手”，发病率呈逐年上升并呈年轻化。现在全世界每年增加170万“支架人”，中国每年新增约33万“支架人”。冠状动脉内支架术是冠心病治疗的重要手段，给众多的冠心病患者带来了新生。但是这并不是一劳永逸。在力学环境复杂、综合性能要求高的冠状动脉内，血管支架会出现生物材料表面形成血栓的现象，这也是现今心血管植入材料应用中面临的首要问题。普通支架植入术后再狭窄率在6个月时为30%左右。如果病变血管较长，血管较小或者糖尿病病人放入了多个

4、支架，发生再狭窄的几率还会增加。2004年以前我国医院使用的是进口支架，价格近4万元，非常昂贵。之后，我国自行研制了国产支架，每个价格亦有上万元之多，并且手术后必须注意支架维护，要长期吃抗血小板药，还要控制好血糖、血压，否则易形成血栓，给患者带来了巨大的痛苦。为了避免这种现象的发生，就必须找到血栓形成的原理机制。材料触发凝血的过程非常复杂,其机制目前仍不很清楚。但普遍认为,该过程的本质是材料与其表面吸附的血液凝血因子蛋白之相互作用,引起黏附血小板激活,从而导致血栓。有研究报道了纤维蛋白原在高分子聚合物和一些金属表面的吸附和变形，并从吸附动力学及纤维蛋白原二次构象变化等解释了材料的凝血行为,但对

5、不同材料表面的凝血行为仍然难以形成一致的结论。有研究认为,纤维蛋白原的激活可能伴随有界面的电荷转移的电化学反应。本项目研究内容纤维蛋白原，又名凝血因子I，是一种多功能血浆球蛋白，在肝脏合成，是和凝血密切相关的血浆蛋白质，在材料表面的吸附不仅会启动凝血途径，而且可转化为不溶性的纤维蛋白，它是血栓的主要成分之一。实验应用循环伏安法和电化学原位红外反射光谱研究含纤维蛋白原的模拟人体液中，在铂、金电极界面的电化学行为及其界面电化学和化学反应信息，获得纤维蛋白沉积机理和影响因素等重要信息。参考文献：1 计剑，封麟先，沈家骢. 白蛋白原位复合的生物医用功能材料的研究J,高等学校化学学报，2002,23:2

6、369-2374.2 孟洁，宋礼，孔桦，王朝英等. 单壁碳纳米管无纺膜的抗凝血性能研究及其对血液系统中植入性假体的意义.J. 新型碳材料, 2004, 19(3): 166-171.3 陈松妹, 周剑章，林仲华等. 纤维蛋白原在Pt电极上的界面电化学研究J. 电化学, 2008, 14（1）: 56-60.4 宋杰，吴熹等. 纤维蛋白原与吸附白蛋白、肝素的新型血管支架材料氧化钛的血液相容性Pt电极上的界面电化学研究J. 电化学, 2008, 14（1）: 56-60.工作原理和方案设想:仪器：CHI660电化学工作站，PHS-3B型酸度计，电子天平，Pt电极（=5.0mm工作电极），铂片电极（

7、辅助电极），饱和甘汞电极（SCE）参比电极），烧杯，量筒，容量瓶等。试剂：牛纤维蛋白原，磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、亚铁氰化钾，铁氰化钾，氯化钾，氯化钠，氢氧化钠，超纯水等。1、 溶液的配制牛纤维蛋白原(美国Sigma公司)。模拟人体体液用PBS缓冲溶液：称取0.14molNaCl，3mmolKCl，0.024molNa2HPO4，7mmol KH2PO4，定容于1000mL的容量瓶，用NaOH调节pH=7.4。纤维蛋白原溶液：用上述PBS配成浓度4mg/mL的溶液。亚铁氰化钾-铁氰化钾电对:取0.1648gK3Fe(CN)6和0.2112gK4Fe(CN)63H2O及0.5mol/LKCl定容于

8、250mL容量瓶配成2mmol/LFe(CN)64-/Fe(CN)63-溶液。2、电极的预处理及修饰将表面用6号金相砂纸和50.3mAl2O3粉抛光并用超声波水浴清洗的Pt、Au电极0.1mol/L的H2SO4溶液中连续循环伏安扫描20次以上来进一步清洁活化表面。将活化过的电极浸泡于4mg/ml的纤维蛋白原溶液中60min修饰。3、循环伏安测定将Pt电极在PBS（作为空白对照）和含4mg/mL纤维蛋白原的PBS溶液中进行CV扫描。改变扫描速率，进行CV扫描。经纤维蛋白原吸附修饰的Pt电极在亚铁氰化钾-铁氰化钾电对溶液中进行CV扫描。4、电化学原位红外反射光谱将Pt电极在4mg/mL纤维蛋白原溶

9、液中进行电化学原位红外光谱测试，探究官能团可能发生的的反应与消耗。Pt电极在4 mg/mL纤维蛋白原溶液中的电化学原位红外光谱，5、实验结果根据CV曲线及红外反射光谱的变化研究纤维蛋白原在Pt界面的电化学行为及反应信息。分析纤维蛋白原形成血栓的机理。计划进度安排:2013.010-2013.12 查阅相关研究文献，制订研究计划和实验方案。2014.11-2014.03 配制相应溶液并进行电极修饰，通过循环伏安法进行化学探究。2014.03-2014.04 进行电化学原位红外反射光谱测试。2014.04-2014.06 处理数据，讨论实验结果，撰写结题报告。二、项目自我评价 （创新点、实现的可能

10、性、可操作性、可能存在的问题等）创新点：1用电化学的测量手段能够更加快捷有效精准的探究纤维蛋白原的形成血栓的机制及相应反应信息。2配制模拟人体液，使实验的结论与生物化学紧密连接，使其在医学或生物化学领域将会更具有现实意义和利用价值，且配制人体液更加方便清洁，成本较低。3可以人工控制纤维蛋白原的浓度，便于研讨不同的浓度时对血栓形成的影响。实现的可能性：关于纤维蛋白原在Pt电极上的界面电化学研究已有相关文献报道，方法可行。化学学院在良乡校区已有从于2009年开始建设2012年6月通过验收的“原子分子簇科学”教育部重点实验室，方便实验测定的仪器设备较多，其中多台CHI604电化学工作站可供本科生使用

11、。本项目组通过教学实验及市级“银纳米修饰电极的制备及对饮用水中溴酸盐的检测”项目等掌握了循环伏安法、计时电量法、交流阻抗法，对电化学工作站能够熟练使用；同时对红外反射光谱的原理有了掌握，积累了较多的数据和经验，具备基本的实验技能和一定的分析和解决问题的能力，培养了团队合作意识，为完成本项目奠定了良好的实验基础。可能存在的问题：对电化学原位红外反射光谱的接触较少，有待于进一步提高三、预期成果（成果的具体形式，如：申请专利、公开发表论文、制作科技实物（含软件程序）等，可以同时有多种成果形式）1、探讨分析纤维蛋白原在Pt界面的电化学行为及反应信息，从而为血栓的防治提供原理基础2、在国内核心期刊发表论文1-2篇。经 费 预 算支出项目金额（元）1、材料