模擬人體液中纖維蛋白原在電極上的生物電化學(xué)研究_立項(xiàng)申請(qǐng)書

1、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目”立項(xiàng)申請(qǐng)表申請(qǐng)級(jí)別：國(guó)家 北京市 學(xué)校項(xiàng)目名稱： 模擬人體液中纖維蛋白原在電極 上的生物電化學(xué)研究 負(fù) 責(zé) 人： 所在學(xué)院： 聯(lián)系電話： 電子郵件： 填表時(shí)間： 2013-10-25 北京理工大學(xué)教務(wù)處制表注意事項(xiàng)1. 填寫申請(qǐng)級(jí)別時(shí)，將“”替換為“”，或手寫打“”；2. 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)為本科生，鼓勵(lì)跨年級(jí)、跨學(xué)科組成項(xiàng)目組；3. 項(xiàng)目成員（含負(fù)責(zé)人）不超過(guò)5人,成員中至少有一名非四年級(jí)的學(xué)生，每名學(xué)生原則上不允許同時(shí)參加多個(gè)項(xiàng)目；4. 申報(bào)國(guó)家級(jí)、北京市級(jí)項(xiàng)目應(yīng)明確指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師應(yīng)具備中級(jí)以上職稱,每位指導(dǎo)教師同時(shí)指導(dǎo)的項(xiàng)目原則上不能超過(guò)兩項(xiàng)

2、；5. 經(jīng)費(fèi)預(yù)算嚴(yán)格按照通知要求進(jìn)行申請(qǐng)，最終以專家委員會(huì)批準(zhǔn)的額度執(zhí)行；6. 項(xiàng)目周期統(tǒng)一為一年。負(fù)責(zé)人情況姓名性別學(xué)號(hào)學(xué)院專業(yè)班級(jí)手機(jī)固定電話電子郵件個(gè)人介紹項(xiàng)目基本信息項(xiàng)目名稱模擬人體液中纖維蛋白原在電極上的生物電化學(xué)研究項(xiàng)目周期一年所屬一級(jí)學(xué)科化學(xué)項(xiàng) 目 組姓名性別學(xué)號(hào)學(xué)院專業(yè)手機(jī)小組成員（不超過(guò)4人）指導(dǎo)教師姓名性別職稱學(xué)院職務(wù)手機(jī)呂桂琴女副教授化學(xué)學(xué)院教、項(xiàng)目介紹 （研究目標(biāo)、研究背景及現(xiàn)狀、工作原理和方案設(shè)想、計(jì)劃進(jìn)度安排等）研究目標(biāo):1. 用電化學(xué)組裝法制備纖維蛋白原修飾電極；2. 通過(guò)循環(huán)伏安曲線對(duì)比研究模擬人體液（PBS）和含4 mg/mL纖維蛋白

3、原的PBS溶液在鉑及金電極界面上的電化學(xué)行為、其界面電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)信息；3. 通過(guò)對(duì)纖維蛋白原的研究探討材料觸發(fā)凝血的原因機(jī)制。研究背景及現(xiàn)狀：冠心病被稱作“人類健康第一殺手”，發(fā)病率呈逐年上升并呈年輕化。現(xiàn)在全世界每年增加170萬(wàn)“支架人”，中國(guó)每年新增約33萬(wàn)“支架人”。冠狀動(dòng)脈內(nèi)支架術(shù)是冠心病治療的重要手段，給眾多的冠心病患者帶來(lái)了新生。但是這并不是一勞永逸。在力學(xué)環(huán)境復(fù)雜、綜合性能要求高的冠狀動(dòng)脈內(nèi)，血管支架會(huì)出現(xiàn)生物材料表面形成血栓的現(xiàn)象，這也是現(xiàn)今心血管植入材料應(yīng)用中面臨的首要問(wèn)題。普通支架植入術(shù)后再狹窄率在6個(gè)月時(shí)為30%左右。如果病變血管較長(zhǎng)，血管較小或者糖尿病病人放入了多個(gè)

4、支架，發(fā)生再狹窄的幾率還會(huì)增加。2004年以前我國(guó)醫(yī)院使用的是進(jìn)口支架，價(jià)格近4萬(wàn)元，非常昂貴。之后，我國(guó)自行研制了國(guó)產(chǎn)支架，每個(gè)價(jià)格亦有上萬(wàn)元之多，并且手術(shù)后必須注意支架維護(hù)，要長(zhǎng)期吃抗血小板藥，還要控制好血糖、血壓，否則易形成血栓，給患者帶來(lái)了巨大的痛苦。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，就必須找到血栓形成的原理機(jī)制。材料觸發(fā)凝血的過(guò)程非常復(fù)雜,其機(jī)制目前仍不很清楚。但普遍認(rèn)為,該過(guò)程的本質(zhì)是材料與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,從而導(dǎo)致血栓。有研究報(bào)道了纖維蛋白原在高分子聚合物和一些金屬表面的吸附和變形，并從吸附動(dòng)力學(xué)及纖維蛋白原二次構(gòu)象變化等解釋了材料的凝血行為,但對(duì)

5、不同材料表面的凝血行為仍然難以形成一致的結(jié)論。有研究認(rèn)為,纖維蛋白原的激活可能伴隨有界面的電荷轉(zhuǎn)移的電化學(xué)反應(yīng)。本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容纖維蛋白原，又名凝血因子I，是一種多功能血漿球蛋白，在肝臟合成，是和凝血密切相關(guān)的血漿蛋白質(zhì)，在材料表面的吸附不僅會(huì)啟動(dòng)凝血途徑，而且可轉(zhuǎn)化為不溶性的纖維蛋白，它是血栓的主要成分之一。實(shí)驗(yàn)應(yīng)用循環(huán)伏安法和電化學(xué)原位紅外反射光譜研究含纖維蛋白原的模擬人體液中，在鉑、金電極界面的電化學(xué)行為及其界面電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)信息，獲得纖維蛋白沉積機(jī)理和影響因素等重要信息。參考文獻(xiàn)：1 計(jì)劍，封麟先，沈家驄. 白蛋白原位復(fù)合的生物醫(yī)用功能材料的研究J,高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2002,23:2

6、369-2374.2 孟潔，宋禮，孔樺，王朝英等. 單壁碳納米管無(wú)紡膜的抗凝血性能研究及其對(duì)血液系統(tǒng)中植入性假體的意義.J. 新型碳材料, 2004, 19(3): 166-171.3 陳松妹, 周劍章，林仲華等. 纖維蛋白原在Pt電極上的界面電化學(xué)研究J. 電化學(xué), 2008, 14（1）: 56-60.4 宋杰，吳熹等. 纖維蛋白原與吸附白蛋白、肝素的新型血管支架材料氧化鈦的血液相容性Pt電極上的界面電化學(xué)研究J. 電化學(xué), 2008, 14（1）: 56-60.工作原理和方案設(shè)想:儀器：CHI660電化學(xué)工作站，PHS-3B型酸度計(jì)，電子天平，Pt電極（=5.0mm工作電極），鉑片電極（

7、輔助電極），飽和甘汞電極（SCE）參比電極），燒杯，量筒，容量瓶等。試劑：牛纖維蛋白原，磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、亞鐵氰化鉀，鐵氰化鉀，氯化鉀，氯化鈉，氫氧化鈉，超純水等。1、 溶液的配制牛纖維蛋白原(美國(guó)Sigma公司)。模擬人體體液用PBS緩沖溶液：稱取0.14molNaCl，3mmolKCl，0.024molNa2HPO4，7mmol KH2PO4，定容于1000mL的容量瓶，用NaOH調(diào)節(jié)pH=7.4。纖維蛋白原溶液：用上述PBS配成濃度4mg/mL的溶液。亞鐵氰化鉀-鐵氰化鉀電對(duì):取0.1648gK3Fe(CN)6和0.2112gK4Fe(CN)6·3H2O及0.5mol/L

8、KCl定容于250mL容量瓶配成2mmol/LFe(CN)64-/Fe(CN)63-溶液。2、電極的預(yù)處理及修飾將表面用6號(hào)金相砂紙和50.3mAl2O3粉拋光并用超聲波水浴清洗的Pt、Au電極0.1mol/L的H2SO4溶液中連續(xù)循環(huán)伏安掃描20次以上來(lái)進(jìn)一步清潔活化表面。將活化過(guò)的電極浸泡于4mg/ml的纖維蛋白原溶液中60min修飾。3、循環(huán)伏安測(cè)定將Pt電極在PBS（作為空白對(duì)照）和含4mg/mL纖維蛋白原的PBS溶液中進(jìn)行CV掃描。改變掃描速率，進(jìn)行CV掃描。經(jīng)纖維蛋白原吸附修飾的Pt電極在亞鐵氰化鉀-鐵氰化鉀電對(duì)溶液中進(jìn)行CV掃描。4、電化學(xué)原位紅外反射光譜將Pt電極在4mg/mL

9、纖維蛋白原溶液中進(jìn)行電化學(xué)原位紅外光譜測(cè)試，探究官能團(tuán)可能發(fā)生的的反應(yīng)與消耗。Pt電極在4 mg/mL纖維蛋白原溶液中的電化學(xué)原位紅外光譜，5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)CV曲線及紅外反射光譜的變化研究纖維蛋白原在Pt界面的電化學(xué)行為及反應(yīng)信息。分析纖維蛋白原形成血栓的機(jī)理。計(jì)劃進(jìn)度安排:2013.010-2013.12 查閱相關(guān)研究文獻(xiàn)，制訂研究計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方案。2014.11-2014.03 配制相應(yīng)溶液并進(jìn)行電極修飾，通過(guò)循環(huán)伏安法進(jìn)行化學(xué)探究。2014.03-2014.04 進(jìn)行電化學(xué)原位紅外反射光譜測(cè)試。2014.04-2014.06 處理數(shù)據(jù)，討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫結(jié)題報(bào)告。二、項(xiàng)目自我評(píng)價(jià) （創(chuàng)新點(diǎn)

10、、實(shí)現(xiàn)的可能性、可操作性、可能存在的問(wèn)題等）創(chuàng)新點(diǎn)：1用電化學(xué)的測(cè)量手段能夠更加快捷有效精準(zhǔn)的探究纖維蛋白原的形成血栓的機(jī)制及相應(yīng)反應(yīng)信息。2配制模擬人體液，使實(shí)驗(yàn)的結(jié)論與生物化學(xué)緊密連接，使其在醫(yī)學(xué)或生物化學(xué)領(lǐng)域?qū)?huì)更具有現(xiàn)實(shí)意義和利用價(jià)值，且配制人體液更加方便清潔，成本較低。3可以人工控制纖維蛋白原的濃度，便于研討不同的濃度時(shí)對(duì)血栓形成的影響。實(shí)現(xiàn)的可能性：關(guān)于纖維蛋白原在Pt電極上的界面電化學(xué)研究已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，方法可行。化學(xué)學(xué)院在良鄉(xiāng)校區(qū)已有從于2009年開始建設(shè)2012年6月通過(guò)驗(yàn)收的“原子分子簇科學(xué)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，方便實(shí)驗(yàn)測(cè)定的儀器設(shè)備較多，其中多臺(tái)CHI604電化學(xué)工作站可

11、供本科生使用。本項(xiàng)目組通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)及市級(jí)“銀納米修飾電極的制備及對(duì)飲用水中溴酸鹽的檢測(cè)”項(xiàng)目等掌握了循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電量法、交流阻抗法，對(duì)電化學(xué)工作站能夠熟練使用；同時(shí)對(duì)紅外反射光譜的原理有了掌握，積累了較多的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，具備基本的實(shí)驗(yàn)技能和一定的分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，為完成本項(xiàng)目奠定了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)?？赡艽嬖诘膯?wèn)題：對(duì)電化學(xué)原位紅外反射光譜的接觸較少，有待于進(jìn)一步提高三、預(yù)期成果（成果的具體形式，如：申請(qǐng)專利、公開發(fā)表論文、制作科技實(shí)物（含軟件程序）等，可以同時(shí)有多種成果形式）1、探討分析纖維蛋白原在Pt界面的電化學(xué)行為及反應(yīng)信息，從而為血栓的防治提供原理基礎(chǔ)2、在國(guó)內(nèi)核心期刊發(fā)表論文1-2篇。經(jīng) 費(fèi) 預(yù) 算支出項(xiàng)目金額（元）1、材料