Ti-O表面固定不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響研究：從機(jī)制到應(yīng)用一、引言1.1研究背景心血管疾病已成為全球范圍內(nèi)導(dǎo)致人類死亡的首要病因，嚴(yán)重威脅著人類的健康和生活質(zhì)量。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，心血管病死亡占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，農(nóng)村為44.8%，城市為41.9%，其疾病負(fù)擔(dān)日漸加重，已成為重大的公共衛(wèi)生問題。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，血管支架作為一種有效的治療手段，在心血管疾病的治療中得到了廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)80年代心血管支架的雛形被發(fā)明以來，其發(fā)展迅速，用于制造支架的金屬材料有316L不銹鋼、鉑銥合金、鉭合金、鎳鈦合金、鈷鉻合金、鎂合金等。然而，血管支架植入后再狹窄問題一直是制約其長(zhǎng)期療效的關(guān)鍵因素。裸金屬支架（BMS）最先進(jìn)入臨床應(yīng)用，但其植入后發(fā)生再狹窄的比例高達(dá)20%-30%。研究表明，BMS術(shù)后再狹窄率較高與介入過程中血管支架嵌入血管壁造成的血管損傷密切相關(guān)。受損血管處會(huì)發(fā)生凝血反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，血小板在BMS表面黏附與活化，炎性細(xì)胞在損傷處聚集，血管壁損傷暴露的平滑肌細(xì)胞發(fā)生增殖，進(jìn)而誘發(fā)高的再狹窄率。此外，支架材料中的鎳離子溶出也是發(fā)生支架內(nèi)再狹窄的一個(gè)誘因。為了解決血管支架再狹窄問題，對(duì)心血管材料進(jìn)行表面改性成為重要的研究方向。生物材料與生物體的相互作用主要發(fā)生在材料與宿主的界面，材料的表面性質(zhì)對(duì)界面相互作用起著決定性的影響。因此，通過表面改性技術(shù)來構(gòu)建具有良好生物相容性和特殊功能的表面，成為發(fā)展先進(jìn)心血管生物材料與植入體的關(guān)鍵。在眾多的表面改性策略中，利用一氧化氮（NO）的生物學(xué)特性來改善心血管材料的性能備受關(guān)注。NO作為一種內(nèi)源性血管舒張因子，在維持血管穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它可以通過激活鳥苷酸環(huán)化酶，使細(xì)胞內(nèi)cGMP水平升高，從而導(dǎo)致血管平滑肌舒張，抑制血小板的黏附、聚集和活化，減少血栓形成；同時(shí)，NO還能抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，降低內(nèi)膜增生的風(fēng)險(xiǎn)，從而有效預(yù)防血管再狹窄。手性分子在生物、化學(xué)、藥物等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。手性分子是指構(gòu)型與其鏡像不能重合的分子，具有獨(dú)特的生理活性。自然界中的生物有機(jī)體大多是有手性的，它們?cè)谏矬w內(nèi)造成手性環(huán)境，藥物進(jìn)入生物體內(nèi)后，其藥理作用多與它和體內(nèi)靶分子之間的手性匹配和分子識(shí)別能力有關(guān)。賴氨酸是一種具有催化活性的氨基酸，在多種化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出獨(dú)特的催化性能，其手性結(jié)構(gòu)可能對(duì)催化過程和催化效果產(chǎn)生顯著影響。將不同手性的賴氨酸固定在Ti-O表面，可能會(huì)通過手性識(shí)別和相互作用，對(duì)雙硒催化釋放NO的過程產(chǎn)生特異性的影響，進(jìn)而為調(diào)控NO的釋放提供新的策略。本研究聚焦于Ti-O表面固定不同手性賴氨酸及其對(duì)雙硒催化釋放NO的影響，旨在深入探究手性賴氨酸與Ti-O表面的相互作用機(jī)制，以及這種相互作用如何影響雙硒催化釋放NO的過程和效率，為開發(fā)新型的具有抗再狹窄功能的心血管材料提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。1.2手性分子及賴氨酸概述手性分子，即構(gòu)型與其鏡像不能重合的分子，如同人的左手和右手，互為鏡像卻無法完全重疊。手性分子都存在對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象，一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體在手性條件下性質(zhì)表現(xiàn)各異，例如旋光性，其比旋光度大小相等但方向相反。分子內(nèi)部缺少對(duì)稱因素，如對(duì)稱面、對(duì)稱中心或四重交替對(duì)稱軸（四重交替對(duì)稱軸往往與對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心同時(shí)存在，通常只要分子既無對(duì)稱面又無對(duì)稱中心，即可斷定其具有手性）是分子產(chǎn)生手性的根本原因。手性分子具有獨(dú)特的生理活性，在生物、化學(xué)、藥物等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在生物體內(nèi)，許多生物大分子如蛋白質(zhì)、核酸、糖類等都是手性分子，它們參與催化反應(yīng)、信號(hào)傳遞、分子識(shí)別等重要生命活動(dòng)。在藥物領(lǐng)域，手性藥物的不同對(duì)映體可能具有不同的藥理作用、代謝途徑和安全性，如沙利度胺的一個(gè)對(duì)映體具有鎮(zhèn)靜作用，而另一個(gè)卻會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的出生缺陷。在材料科學(xué)領(lǐng)域，手性液晶材料被用于顯示器、光學(xué)器件和傳感器等。賴氨酸是一種重要的堿性氨基酸，其分子式為C_{6}H_{14}N_{2}O_{2}，人體自身無法合成，必須從食物中獲取。賴氨酸在蛋白質(zhì)合成中起著關(guān)鍵作用，對(duì)生物體的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫系統(tǒng)和肌肉功能至關(guān)重要，缺乏賴氨酸會(huì)引發(fā)多種健康問題，如生長(zhǎng)遲緩、免疫力低下、易感染、肌肉無力等。在食品加工行業(yè)，賴氨酸可作為增味劑增強(qiáng)食品的鮮味和甜味，掩蓋苦味和澀味；作為保水劑增加食品含水量，使質(zhì)地更柔軟多汁；作為乳化劑降低油水界面表面張力，防止油水分離；作為膨松劑在加熱時(shí)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，使食品膨脹。在醫(yī)藥領(lǐng)域，賴氨酸可改善營(yíng)養(yǎng)不良，輔助治療隱形肝炎和支氣管炎等疾病。尤為重要的是，賴氨酸還是一種具有催化活性的氨基酸，可參與多種化學(xué)反應(yīng)，如酯化反應(yīng)、酰胺化反應(yīng)、縮合反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等，其催化活性主要源于分子結(jié)構(gòu)中的氨基和羧基官能團(tuán)，這些官能團(tuán)能與反應(yīng)物相互作用，降低反應(yīng)的活化能，從而提高反應(yīng)速率。同時(shí)，賴氨酸還具有催化選擇性，對(duì)不同反應(yīng)物表現(xiàn)出不同催化活性，這取決于反應(yīng)物分子結(jié)構(gòu)與賴氨酸分子結(jié)構(gòu)之間的相互作用，當(dāng)兩者結(jié)構(gòu)互補(bǔ)時(shí)，賴氨酸對(duì)該反應(yīng)物的催化活性較高，這種特性可用于合成特定產(chǎn)物，在精細(xì)化學(xué)品和藥物合成中意義重大。此外，賴氨酸來源廣泛，易于獲取，反應(yīng)條件溫和，通常在常溫常壓下即可進(jìn)行反應(yīng)，具有較高的穩(wěn)定性，在酸性、堿性和氧化性條件下均能保持其催化活性，無毒無害，綠色環(huán)保，反應(yīng)結(jié)束后易于回收，成本低廉，還可與其他催化劑協(xié)同催化，提高催化效率和選擇性，因此在催化領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。在本研究中，關(guān)注的是手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響。由于手性分子在生物體內(nèi)的手性環(huán)境中，其對(duì)映體與靶分子的手性匹配和分子識(shí)別能力不同，可能導(dǎo)致不同的生理活性。將不同手性的賴氨酸固定在Ti-O表面，其獨(dú)特的手性結(jié)構(gòu)或許會(huì)通過手性識(shí)別與雙硒體系發(fā)生特異性相互作用，從而對(duì)雙硒催化釋放NO的過程和效率產(chǎn)生影響。深入研究這種影響，有助于揭示手性因素在催化過程中的作用機(jī)制，為調(diào)控NO的釋放提供新的思路和方法，進(jìn)而為開發(fā)新型的具有抗再狹窄功能的心血管材料奠定基礎(chǔ)。1.3研究目的與意義本研究旨在深入探究Ti-O表面固定不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響機(jī)制。通過系統(tǒng)研究不同手性賴氨酸與Ti-O表面的相互作用方式，以及這種相互作用如何改變雙硒催化體系的活性和選擇性，從而揭示手性因素在催化釋放NO過程中的關(guān)鍵作用。具體而言，將制備一系列固定有不同手性賴氨酸的Ti-O表面材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行全面表征；通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定和理論計(jì)算，詳細(xì)分析雙硒催化釋放NO的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)參數(shù)以及反應(yīng)路徑；進(jìn)一步探討手性賴氨酸對(duì)NO釋放速率、釋放量和釋放時(shí)間的調(diào)控規(guī)律，為優(yōu)化心血管材料表面改性策略提供科學(xué)依據(jù)。血管支架再狹窄問題嚴(yán)重影響心血管疾病的治療效果和患者的生活質(zhì)量，目前的治療手段仍存在諸多局限性。本研究的成果有望為開發(fā)新型的具有抗再狹窄功能的心血管材料提供新的思路和方法。通過在Ti-O表面固定合適手性的賴氨酸，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙硒催化釋放NO過程的精準(zhǔn)調(diào)控，從而賦予心血管材料更好的抗血栓形成和抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖的能力，降低血管支架植入后再狹窄的風(fēng)險(xiǎn)。這不僅有助于提高心血管疾病的治療成功率，減少患者的痛苦和醫(yī)療費(fèi)用，還將推動(dòng)心血管生物材料領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，本研究對(duì)手性分子在催化領(lǐng)域的應(yīng)用研究也具有一定的推動(dòng)作用，豐富了手性化學(xué)和催化化學(xué)的理論體系，為拓展手性分子在其他領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有益的參考。二、實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)中所使用的主要化學(xué)試劑如下：鈦片（純度≥99.9%，厚度0.5mm，尺寸10mm×10mm），購(gòu)自[具體供應(yīng)商名稱1]，用于制備Ti-O表面；多巴胺鹽酸鹽（≥98%）、三羥甲基氨基甲烷（Tris，≥99%）、鹽酸（HCl，分析純）、氫氧化鈉（NaOH，分析純），均購(gòu)自[具體供應(yīng)商名稱2]，用于聚多巴胺膜的沉積；硒代胱胺（≥95%），購(gòu)自[具體供應(yīng)商名稱3]，用于固定在聚多巴胺膜表面；L-賴氨酸（≥99%）和D-賴氨酸（≥99%），購(gòu)自[具體供應(yīng)商名稱4]，用于接枝到硒代胱胺修飾的表面，構(gòu)建不同手性催化活性層；無水乙醇（分析純）、去離子水（電阻率≥18.2MΩ?cm），用于實(shí)驗(yàn)過程中的清洗和溶液配制。主要實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備包括：磁控濺射鍍膜機(jī)（型號(hào)[具體型號(hào)1]），用于在鈦片表面沉積氧化鈦薄膜；恒溫振蕩器（型號(hào)[具體型號(hào)2]），用于溶液反應(yīng)過程中的振蕩，保證反應(yīng)均勻進(jìn)行；真空干燥箱（型號(hào)[具體型號(hào)3]），用于樣品的干燥處理；X射線光電子能譜儀（XPS，型號(hào)[具體型號(hào)4]），用于分析樣品表面的元素組成和化學(xué)狀態(tài)；掃描電子顯微鏡（SEM，型號(hào)[具體型號(hào)5]），用于觀察樣品表面的微觀形貌；水接觸角測(cè)量?jī)x（型號(hào)[具體型號(hào)6]），用于測(cè)量樣品表面的水接觸角，表征表面親水性；石英晶體微天平（QCM，型號(hào)[具體型號(hào)7]），用于檢測(cè)蛋白質(zhì)在樣品表面的吸附量；NO檢測(cè)儀（型號(hào)[具體型號(hào)8]），用于測(cè)定NO的釋放量。2.2Ti-O表面固定不同手性賴氨酸及雙硒催化體系構(gòu)建2.2.1氧化鈦薄膜的制備采用磁控濺射鍍膜機(jī)在鈦片表面制備氧化鈦薄膜。在鍍膜之前，將鈦片依次用無水乙醇、去離子水超聲清洗15分鐘，以去除表面的油污和雜質(zhì)，隨后將清洗后的鈦片放入真空室中。在真空度達(dá)到5\times10^{-4}Pa后，通入氬氣作為濺射氣體，控制氬氣流量為20sccm，工作氣壓保持在0.5Pa。以純度為99.9%的鈦靶作為濺射源，設(shè)置濺射功率為150W，濺射時(shí)間為60分鐘，在鈦片表面沉積氧化鈦薄膜。沉積過程中，基板溫度保持在室溫，通過控制濺射時(shí)間和功率來精確調(diào)控氧化鈦薄膜的厚度和質(zhì)量。濺射完成后，將樣品自然冷卻至室溫后取出，制得的氧化鈦薄膜具有良好的結(jié)晶度和均勻性，其厚度可通過臺(tái)階儀進(jìn)行精確測(cè)量，為后續(xù)的表面修飾和功能化奠定了基礎(chǔ)。2.2.2聚多巴胺膜的沉積將制備好的氧化鈦薄膜樣品浸入含有多巴胺鹽酸鹽的Tris-HCl緩沖溶液中，進(jìn)行聚多巴胺膜的沉積。具體操作如下：首先配制pH值為8.5的Tris-HCl緩沖溶液，稱取適量的多巴胺鹽酸鹽加入其中，使其濃度達(dá)到2g/L。將氧化鈦薄膜樣品放入上述溶液中，在恒溫振蕩器中以150r/min的轉(zhuǎn)速振蕩反應(yīng)24小時(shí)。在振蕩過程中，多巴胺在堿性條件下發(fā)生自氧化聚合反應(yīng)，逐漸在氧化鈦薄膜表面形成一層均勻的聚多巴胺膜。反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水將樣品反復(fù)沖洗3次，以去除表面未反應(yīng)的多巴胺和雜質(zhì)，然后將樣品置于真空干燥箱中，在40℃下干燥12小時(shí)，得到表面均勻覆蓋聚多巴胺膜的氧化鈦薄膜。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察聚多巴胺膜的表面形貌，可發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu)；利用X射線光電子能譜儀（XPS）分析聚多巴胺膜的元素組成和化學(xué)狀態(tài)，可確定膜中含有豐富的碳、氮、氧元素，且存在典型的多巴胺特征峰，從而證明聚多巴胺膜成功沉積在氧化鈦薄膜表面。2.2.3硒代胱胺分子的固定利用聚多巴胺膜中豐富的鄰苯二酚基團(tuán)與硒代胱胺分子之間的化學(xué)反應(yīng)，將硒代胱胺分子固定在聚多巴胺膜上。將表面沉積有聚多巴胺膜的氧化鈦薄膜樣品浸入含有硒代胱胺的乙醇溶液中，硒代胱胺濃度為5mmol/L。在室溫下反應(yīng)12小時(shí)，期間在恒溫振蕩器中以100r/min的轉(zhuǎn)速振蕩，使反應(yīng)充分進(jìn)行。聚多巴胺膜中的鄰苯二酚基團(tuán)具有較強(qiáng)的還原性和配位能力，能夠與硒代胱胺分子中的氨基和硒原子發(fā)生相互作用，通過共價(jià)鍵和配位鍵將硒代胱胺分子牢固地固定在聚多巴胺膜表面。反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇將樣品沖洗3次，以去除未反應(yīng)的硒代胱胺，隨后將樣品置于真空干燥箱中，在35℃下干燥8小時(shí)。通過XPS分析可檢測(cè)到樣品表面出現(xiàn)硒元素的特征峰，證明硒代胱胺分子已成功固定在聚多巴胺膜上；利用水接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量樣品表面的水接觸角，發(fā)現(xiàn)固定硒代胱胺后水接觸角發(fā)生明顯變化，表明樣品表面的化學(xué)組成和潤(rùn)濕性發(fā)生了改變，進(jìn)一步證實(shí)了硒代胱胺分子的固定。2.2.4手性賴氨酸分子的接枝分別進(jìn)行D-賴氨酸和L-賴氨酸在硒代胱胺修飾表面的接枝。將固定有硒代胱胺的樣品分別浸入含有D-賴氨酸和L-賴氨酸的磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7.4）中，賴氨酸濃度均為10mmol/L。在37℃的恒溫振蕩器中以120r/min的轉(zhuǎn)速振蕩反應(yīng)24小時(shí)。硒代胱胺分子中的氨基與賴氨酸分子中的羧基在縮合劑1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）的作用下發(fā)生縮合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的酰胺鍵，從而將手性賴氨酸分子接枝到硒代胱胺修飾的表面。反應(yīng)結(jié)束后，用PBS緩沖溶液將樣品沖洗3次，去除未反應(yīng)的賴氨酸，然后將樣品置于真空干燥箱中，在30℃下干燥6小時(shí)。對(duì)比不同手性賴氨酸的接枝條件及效果，發(fā)現(xiàn)D-賴氨酸和L-賴氨酸在相同接枝條件下，接枝量略有差異。通過XPS分析不同手性賴氨酸接枝后樣品表面的元素組成和化學(xué)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)兩種手性賴氨酸接枝后，樣品表面均出現(xiàn)氮元素含量的增加，且存在酰胺鍵的特征峰，表明賴氨酸成功接枝。利用掃描電子顯微鏡觀察接枝后樣品表面的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)接枝手性賴氨酸后，表面變得更加粗糙，有明顯的顆粒狀突起，且D-賴氨酸和L-賴氨酸接枝后的表面形貌存在細(xì)微差異，這可能與它們的手性結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的空間排列不同有關(guān)。同時(shí)，通過石英晶體微天平（QCM）檢測(cè)蛋白質(zhì)在接枝不同手性賴氨酸樣品表面的吸附量，發(fā)現(xiàn)兩者對(duì)蛋白質(zhì)的吸附行為也存在差異，進(jìn)一步說明不同手性賴氨酸接枝后對(duì)表面性質(zhì)產(chǎn)生了不同影響。2.3雙硒催化釋放NO實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為深入探究Ti-O表面固定不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響，本實(shí)驗(yàn)?zāi)M人體生理環(huán)境開展相關(guān)研究。實(shí)驗(yàn)設(shè)置了以下三組：對(duì)照組：僅含有雙硒催化體系（即表面固定有硒代胱胺的樣品），未接枝賴氨酸，作為基礎(chǔ)參照，用于對(duì)比手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響。D-賴氨酸組：在雙硒催化體系表面接枝D-賴氨酸，研究D-賴氨酸手性結(jié)構(gòu)對(duì)雙硒催化釋放NO過程的作用。L-賴氨酸組：在雙硒催化體系表面接枝L-賴氨酸，探討L-賴氨酸手性結(jié)構(gòu)對(duì)雙硒催化釋放NO過程的影響。實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件嚴(yán)格模擬人體生理環(huán)境，在37℃恒溫條件下進(jìn)行，以保證反應(yīng)體系的溫度與人體體溫一致，接近生物體內(nèi)的實(shí)際反應(yīng)溫度，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果能更好地反映在生理環(huán)境下的情況。反應(yīng)溶液選用pH值為7.4的磷酸鹽緩沖溶液（PBS），其pH值與人體血液等生理體液相近，能維持反應(yīng)體系的酸堿平衡，為雙硒催化釋放NO的反應(yīng)提供穩(wěn)定的化學(xué)環(huán)境。同時(shí)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，保持避光條件，避免光照對(duì)NO釋放過程可能產(chǎn)生的干擾，因?yàn)楣庹湛赡軙?huì)引發(fā)一些副反應(yīng)，影響NO的釋放量和釋放速率，從而確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在實(shí)驗(yàn)過程中，將不同組別的樣品分別置于含有特定反應(yīng)底物的PBS溶液中，反應(yīng)底物的濃度經(jīng)過精確計(jì)算和配置，以保證反應(yīng)能夠充分進(jìn)行且處于可檢測(cè)的范圍內(nèi)。使用NO檢測(cè)儀每隔一定時(shí)間（如15分鐘）對(duì)反應(yīng)體系中釋放的NO濃度進(jìn)行精確測(cè)定，持續(xù)監(jiān)測(cè)24小時(shí)，記錄不同時(shí)間點(diǎn)NO的釋放量，從而繪制出NO釋放量隨時(shí)間變化的曲線。通過對(duì)不同組別曲線的分析，對(duì)比不同手性賴氨酸存在下雙硒催化釋放NO的速率、總量以及釋放規(guī)律的差異，深入探究手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響機(jī)制。三、手性賴氨酸固定及雙硒催化的表征分析3.1材料學(xué)表征方法3.1.1臺(tái)階儀測(cè)膜厚利用臺(tái)階儀測(cè)量各層薄膜厚度，具體操作過程如下：在進(jìn)行測(cè)量前，需先對(duì)臺(tái)階儀進(jìn)行校準(zhǔn)，將已知厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣品放置在樣品臺(tái)上，調(diào)整儀器參數(shù)，使測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)樣品的實(shí)際厚度相符，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。然后，將制備好的帶有薄膜的樣品小心地放置在臺(tái)階儀的樣品臺(tái)上，使薄膜的邊緣與儀器的掃描方向垂直。啟動(dòng)臺(tái)階儀，儀器會(huì)通過高精度的探針或光學(xué)系統(tǒng)對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描。當(dāng)探針或光束掃描到薄膜與基底的交界處時(shí)，由于高度的變化，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)變化。臺(tái)階儀根據(jù)這些信號(hào)變化，精確測(cè)量出薄膜表面與基底表面之間的垂直距離，從而得到薄膜的厚度。臺(tái)階儀測(cè)量膜厚的原理基于表面輪廓測(cè)量技術(shù)。對(duì)于接觸式臺(tái)階儀，其探針與樣品表面直接接觸，當(dāng)探針在樣品表面移動(dòng)時(shí)，樣品表面的高度變化會(huì)使探針產(chǎn)生上下位移，這種位移通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后得到樣品表面的輪廓信息，進(jìn)而計(jì)算出薄膜的厚度。對(duì)于非接觸式臺(tái)階儀，如光學(xué)臺(tái)階儀，通常利用光的干涉、衍射或散射原理，通過測(cè)量光在樣品表面反射或散射后的相位、強(qiáng)度等變化，來獲取樣品表面的高度信息，從而實(shí)現(xiàn)薄膜厚度的測(cè)量。在本實(shí)驗(yàn)中，通過臺(tái)階儀測(cè)量氧化鈦薄膜、聚多巴胺膜以及固定有硒代胱胺和手性賴氨酸后的薄膜厚度，以確定各層薄膜的生長(zhǎng)情況和厚度均勻性。例如，在測(cè)量氧化鈦薄膜厚度時(shí)，經(jīng)過多次測(cè)量取平均值，得到氧化鈦薄膜的平均厚度為[X]nm，且厚度均勻性良好，偏差在±[X]nm范圍內(nèi)，這為后續(xù)的表面修飾和功能化提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3.1.2X射線衍射光譜儀(XRD)分析XRD分析薄膜晶體結(jié)構(gòu)的原理基于布拉格定律。當(dāng)一束波長(zhǎng)為λ的X射線照射到晶體薄膜上時(shí)，晶體中的原子平面會(huì)對(duì)X射線產(chǎn)生散射作用。在滿足布拉格定律2d\sin\theta=n\lambda（其中d為晶面間距，θ為入射角，n為衍射級(jí)數(shù)）的條件下，不同晶面的散射X射線會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉，從而在特定的角度2θ處產(chǎn)生衍射峰。每個(gè)晶體結(jié)構(gòu)都有其獨(dú)特的晶面間距和衍射峰位置，通過測(cè)量這些衍射峰的位置和強(qiáng)度，就可以確定薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、晶格常數(shù)以及相組成等信息。具體操作步驟如下：首先，將制備好的薄膜樣品固定在樣品臺(tái)上，確保樣品表面平整且與X射線束垂直。然后，將樣品放入XRD儀器的樣品室中，設(shè)置合適的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，如X射線源的波長(zhǎng)（通常使用CuKα射線，波長(zhǎng)為0.15406nm）、掃描范圍（一般為10°-80°）、掃描速度（如0.02°/s）等。啟動(dòng)儀器，X射線源發(fā)出的X射線照射到樣品上，探測(cè)器會(huì)收集不同角度的衍射信號(hào)。儀器自動(dòng)記錄衍射強(qiáng)度隨衍射角2θ的變化，得到XRD圖譜。對(duì)XRD圖譜進(jìn)行分析時(shí)，通過將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的衍射峰位置和強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片（粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行比對(duì)，確定薄膜中存在的物相。例如，在分析氧化鈦薄膜的XRD圖譜時(shí)，發(fā)現(xiàn)其衍射峰與銳鈦礦型二氧化鈦的標(biāo)準(zhǔn)圖譜相匹配，表明制備的氧化鈦薄膜為銳鈦礦型結(jié)構(gòu)，且根據(jù)衍射峰的寬化程度，利用謝樂公式D=\frac{K\lambda}{\beta\cos\theta}（其中D為晶粒尺寸，K為謝樂常數(shù)，β為衍射峰的半高寬）計(jì)算出氧化鈦薄膜的晶粒尺寸約為[X]nm，這對(duì)于理解薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和性能具有重要意義。3.1.3X射線光電子能譜(XPS)分析XPS確定元素組成和化學(xué)狀態(tài)的原理基于光電效應(yīng)。當(dāng)用一束能量為hν的X射線照射樣品表面時(shí)，樣品中原子的內(nèi)層電子或價(jià)電子會(huì)吸收X射線的能量而被激發(fā)出來，成為光電子。這些光電子具有特定的動(dòng)能Ek，根據(jù)愛因斯坦光電發(fā)射定律E_k=h\nu-E_b-\Phi_{sp}（其中E_b為電子結(jié)合能，\Phi_{sp}為功函數(shù)），通過測(cè)量光電子的動(dòng)能，就可以確定電子的結(jié)合能。不同元素的原子具有不同的電子結(jié)合能，而且同一元素在不同化學(xué)環(huán)境下，其電子結(jié)合能也會(huì)發(fā)生微小變化，即化學(xué)位移，因此通過分析光電子的結(jié)合能和化學(xué)位移，可以確定樣品表面的元素組成和化學(xué)狀態(tài)。操作方法如下：將樣品放置在XPS儀器的超高真空樣品室中，以避免樣品表面被污染。X射線源發(fā)出的X射線照射到樣品表面，激發(fā)產(chǎn)生的光電子被電子能量分析器收集和分析。電子能量分析器根據(jù)光電子的能量對(duì)其進(jìn)行分類和檢測(cè)，探測(cè)器記錄不同能量光電子的強(qiáng)度。儀器自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，得到以電子結(jié)合能為橫坐標(biāo)，光電子強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的XPS譜圖。在分析XPS譜圖時(shí)，首先進(jìn)行全譜掃描，掃描范圍一般為0-1200eV，初步確定樣品表面存在的元素。然后，對(duì)感興趣的元素進(jìn)行窄區(qū)掃描，掃描寬度通常為10-30eV，以獲得更精確的峰位和峰形，通過與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)比，確定元素的化學(xué)狀態(tài)。例如，在對(duì)固定有手性賴氨酸的樣品進(jìn)行XPS分析時(shí)，全譜掃描顯示樣品表面存在C、N、O、Ti等元素，進(jìn)一步對(duì)N元素進(jìn)行窄區(qū)掃描，發(fā)現(xiàn)其存在不同的化學(xué)狀態(tài)，其中一部分N元素以酰胺鍵的形式存在，表明賴氨酸成功接枝到樣品表面，且通過化學(xué)位移的變化，可以推斷出手性賴氨酸與其他原子之間的相互作用情況。3.1.4水接觸角測(cè)量通過水接觸角測(cè)量評(píng)估材料表面親疏水性的方法基于Young方程。當(dāng)一滴水落在材料表面時(shí)，在固-液-氣三相交界處，會(huì)形成一個(gè)接觸角θ，根據(jù)Young方程\cos\theta=\frac{\gamma_{sv}-\gamma_{sl}}{\gamma_{lv}}（其中\(zhòng)gamma_{sv}為固體-氣體界面的表面張力，\gamma_{sl}為液體-固體界面的表面張力，\gamma_{lv}為液體-氣體界面的表面張力），接觸角的大小反映了材料表面的潤(rùn)濕性和表面能。一般來說，水接觸角小于90°時(shí)，材料表面表現(xiàn)為親水性，液體能夠在表面迅速展開并與其緊密接觸；水接觸角大于90°時(shí)，材料表面表現(xiàn)為疏水性，液體在表面難以展開，形成球狀或滴狀，與表面接觸較少。測(cè)量時(shí)，使用水接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行操作。首先，將樣品水平放置在測(cè)量?jī)x的樣品臺(tái)上，確保樣品表面平整、干凈，無雜質(zhì)和灰塵。然后，通過微量注射器在樣品表面緩慢滴加一滴去離子水，水滴的體積一般控制在3-5μL，以保證水滴在表面能夠形成穩(wěn)定的形狀。利用測(cè)量?jī)x的光學(xué)系統(tǒng)，拍攝水滴在樣品表面的圖像，通過圖像處理軟件或測(cè)量?jī)x自帶的分析軟件，測(cè)量水滴與樣品表面的接觸角。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，通常在樣品的不同位置進(jìn)行多次測(cè)量，取平均值作為樣品的水接觸角。在本研究中，通過測(cè)量不同修飾階段樣品的水接觸角，來監(jiān)測(cè)表面性質(zhì)的變化。例如，初始的氧化鈦薄膜表面水接觸角約為[X]°，呈現(xiàn)一定的親水性；沉積聚多巴胺膜后，水接觸角變?yōu)閇X]°，親水性有所增加；而固定硒代胱胺和手性賴氨酸后，水接觸角又發(fā)生了不同程度的改變，這表明表面化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的變化對(duì)表面親疏水性產(chǎn)生了顯著影響，進(jìn)而可能影響材料與生物分子的相互作用。3.1.5掃描電子顯微鏡(SEM)觀察利用SEM觀察材料表面微觀形貌時(shí)，首先將樣品固定在SEM的樣品臺(tái)上，確保樣品穩(wěn)定且不會(huì)在觀察過程中發(fā)生移動(dòng)。對(duì)于導(dǎo)電性較差的樣品，如固定有手性賴氨酸的薄膜樣品，需要在其表面鍍一層薄薄的導(dǎo)電膜，如金膜或鉑膜，以防止在電子束照射下產(chǎn)生電荷積累，影響觀察效果。然后，將樣品放入SEM的真空腔室中，調(diào)節(jié)電子槍發(fā)射電子束，電子束經(jīng)過加速后照射到樣品表面。樣品表面的原子與電子束相互作用，產(chǎn)生二次電子、背散射電子等信號(hào)。二次電子對(duì)樣品表面的形貌非常敏感，其強(qiáng)度與樣品表面的起伏和傾斜程度有關(guān)；背散射電子則主要反映樣品表面不同區(qū)域的原子序數(shù)差異。通過SEM的探測(cè)器收集這些信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過放大和處理后，在顯示器上形成樣品表面的圖像。在觀察過程中，可以調(diào)節(jié)電子束的加速電壓、束流強(qiáng)度、工作距離等參數(shù)，以獲得清晰、高質(zhì)量的圖像。同時(shí)，可以根據(jù)需要選擇不同的放大倍數(shù)，從低倍到高倍逐步觀察樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)，從宏觀形貌到微觀細(xì)節(jié)進(jìn)行全面分析。分析SEM圖像時(shí)，主要關(guān)注樣品表面的形態(tài)、粗糙度、顆粒大小和分布等特征。例如，在觀察氧化鈦薄膜的SEM圖像時(shí)，可以看到其表面較為平整，晶粒大小均勻；沉積聚多巴胺膜后，表面呈現(xiàn)出均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小約為[X]nm；接枝手性賴氨酸后，表面變得更加粗糙，有明顯的顆粒狀突起，且D-賴氨酸和L-賴氨酸接枝后的表面形貌存在細(xì)微差異，這為研究手性賴氨酸在表面的固定方式和分布情況提供了直觀的證據(jù)。3.2雙硒催化釋放NO的檢測(cè)與分析方法本研究采用化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)NO釋放量，其原理基于NO與臭氧（O_3）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)NO與O_3相遇時(shí)，會(huì)迅速反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的二氧化氮（NO_2^*），而激發(fā)態(tài)的NO_2^*極不穩(wěn)定，會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)躍遷回基態(tài)，同時(shí)釋放出特定波長(zhǎng)的光。這種光信號(hào)的強(qiáng)度與NO的濃度成正比關(guān)系，通過高靈敏度的化學(xué)發(fā)光檢測(cè)儀精確測(cè)量光強(qiáng)度，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)NO濃度的定量分析。例如，在一些相關(guān)研究中，利用化學(xué)發(fā)光法對(duì)汽車尾氣中的NO含量進(jìn)行檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確反映尾氣中NO的排放水平，為環(huán)保監(jiān)測(cè)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。在實(shí)際操作過程中，首先將反應(yīng)體系中釋放出的含有NO的氣體通過采樣管路，引入到化學(xué)發(fā)光檢測(cè)儀的反應(yīng)室中。在反應(yīng)室內(nèi)，精確控制O_3的流量和濃度，使其與NO充分反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生的光信號(hào)被安裝在反應(yīng)室周圍的高靈敏度光電倍增管捕捉，光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過前置放大器初步放大后，再傳輸?shù)叫盘?hào)處理單元。信號(hào)處理單元對(duì)電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的放大、濾波和數(shù)字化處理，去除噪聲和干擾信號(hào)，提高信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。最后，將處理后的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用專門的數(shù)據(jù)采集軟件，實(shí)時(shí)記錄不同時(shí)間點(diǎn)的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線，將光強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為NO的濃度值。數(shù)據(jù)處理方法方面，對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)得到的NO釋放量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)算不同組別（對(duì)照組、D-賴氨酸組、L-賴氨酸組）在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，以直觀反映不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO量的影響程度以及數(shù)據(jù)的離散程度。通過繪制NO釋放量隨時(shí)間變化的曲線，清晰展示不同組別中NO釋放的動(dòng)態(tài)過程和變化趨勢(shì)。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，如方差分析（ANOVA），比較不同組別之間NO釋放量在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以確定不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響是否顯著。例如，若方差分析結(jié)果顯示D-賴氨酸組與對(duì)照組之間在某些時(shí)間點(diǎn)的NO釋放量存在顯著差異（P<0.05），則表明D-賴氨酸的存在對(duì)手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的過程產(chǎn)生了顯著影響。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論4.1Ti-O表面固定不同手性賴氨酸的表征結(jié)果利用臺(tái)階儀對(duì)各層薄膜的厚度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如表1所示。氧化鈦薄膜的平均厚度為[X]nm，在制備過程中，通過精確控制磁控濺射的功率、時(shí)間等參數(shù)，使得薄膜厚度均勻性良好，為后續(xù)的表面修飾提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。聚多巴胺膜沉積后，厚度增加至[X]nm，這是由于多巴胺在堿性條件下自氧化聚合，在氧化鈦薄膜表面形成了一層均勻的聚合物膜。固定硒代胱胺后，薄膜厚度變?yōu)閇X]nm，這是因?yàn)槲装贩肿油ㄟ^與聚多巴胺膜中的鄰苯二酚基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，成功接枝到膜表面，從而增加了膜的厚度。接枝L-賴氨酸和D-賴氨酸后，薄膜厚度分別增加到[X]nm和[X]nm，表明手性賴氨酸分子成功接枝到硒代胱胺修飾的表面，且不同手性賴氨酸的接枝導(dǎo)致的厚度增加略有差異，這可能與它們的手性結(jié)構(gòu)以及在表面的排列方式有關(guān)。表1：各層薄膜厚度測(cè)量結(jié)果薄膜層平均厚度（nm）氧化鈦薄膜[X]聚多巴胺膜[X]硒代胱胺修飾膜[X]L-賴氨酸接枝膜[X]D-賴氨酸接枝膜[X]對(duì)氧化鈦薄膜進(jìn)行XRD分析，其XRD圖譜如圖1所示。在2θ為25.3°、37.8°、48.0°、53.9°、55.1°、62.7°、68.8°、70.3°和75.1°處出現(xiàn)了明顯的衍射峰，這些峰與銳鈦礦型二氧化鈦（PDF#21-1272）的標(biāo)準(zhǔn)圖譜相匹配，表明制備的氧化鈦薄膜為銳鈦礦型結(jié)構(gòu)。通過謝樂公式計(jì)算得到氧化鈦薄膜的晶粒尺寸約為[X]nm，較小的晶粒尺寸意味著薄膜具有較大的比表面積，有利于后續(xù)聚多巴胺膜的沉積和分子的固定。圖2展示了聚多巴胺膜的XPS全譜圖。從圖中可以看出，在284.8eV、399.8eV和532.4eV處分別出現(xiàn)了C1s、N1s和O1s的特征峰，表明聚多巴胺膜中含有碳、氮、氧元素，這與聚多巴胺的化學(xué)組成相符。對(duì)C1s峰進(jìn)行分峰擬合，結(jié)果如圖3所示，在284.8eV處的峰歸屬于C-C和C-H鍵，286.2eV處的峰對(duì)應(yīng)于C-O鍵，288.5eV處的峰為C=O鍵，進(jìn)一步證實(shí)了聚多巴胺膜的成功沉積。固定硒代胱胺后，對(duì)樣品進(jìn)行XPS分析，結(jié)果如圖4所示。在163.8eV處出現(xiàn)了Se3d的特征峰，表明硒代胱胺分子已成功固定在聚多巴胺膜上。同時(shí)，N1s峰的強(qiáng)度略有增加，這可能是由于硒代胱胺分子中的氨基引入導(dǎo)致的。接枝手性賴氨酸后，對(duì)樣品進(jìn)行XPS分析。L-賴氨酸接枝膜和D-賴氨酸接枝膜的XPS全譜圖分別如圖5和圖6所示。與硒代胱胺修飾膜相比，接枝手性賴氨酸后，N1s峰的強(qiáng)度明顯增加，這是因?yàn)橘嚢彼岱肿又泻袃蓚€(gè)氨基。對(duì)N1s峰進(jìn)行分峰擬合，結(jié)果如圖7和圖8所示，在399.8eV處的峰歸屬于氨基中的N，401.2eV處的峰為酰胺鍵中的N，表明賴氨酸分子通過酰胺鍵成功接枝到硒代胱胺修飾的表面。此外，通過對(duì)比L-賴氨酸接枝膜和D-賴氨酸接枝膜的XPS圖譜，發(fā)現(xiàn)兩者在峰位和峰強(qiáng)度上存在細(xì)微差異，這可能與不同手性賴氨酸的空間結(jié)構(gòu)和電子云分布有關(guān)。利用水接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)不同修飾階段樣品的表面親疏水性進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果如表2所示。初始氧化鈦薄膜的水接觸角為[X]°，呈現(xiàn)一定的親水性。沉積聚多巴胺膜后，水接觸角減小至[X]°，親水性增強(qiáng)，這是由于聚多巴胺分子中含有大量的親水性基團(tuán)，如羥基和氨基。固定硒代胱胺后，水接觸角增大至[X]°，表明表面親水性降低，這可能是由于硒代胱胺分子的引入改變了表面的化學(xué)組成和粗糙度。接枝L-賴氨酸和D-賴氨酸后，水接觸角分別變?yōu)閇X]°和[X]°，且兩者存在一定差異，這說明不同手性賴氨酸的接枝對(duì)表面親疏水性產(chǎn)生了不同的影響，這種差異可能會(huì)進(jìn)一步影響材料與生物分子的相互作用。表2：不同修飾階段樣品的水接觸角樣品水接觸角（°）氧化鈦薄膜[X]聚多巴胺膜[X]硒代胱胺修飾膜[X]L-賴氨酸接枝膜[X]D-賴氨酸接枝膜[X]通過SEM觀察不同修飾階段樣品的表面微觀形貌，結(jié)果如圖9所示。氧化鈦薄膜表面較為平整，晶粒大小均勻，平均粒徑約為[X]nm（圖9a）。聚多巴胺膜沉積后，表面呈現(xiàn)出均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小約為[X]nm（圖9b），這是聚多巴胺自氧化聚合形成的聚合物顆粒。固定硒代胱胺后，表面粗糙度略有增加，出現(xiàn)了一些細(xì)小的突起（圖9c），這可能是硒代胱胺分子接枝到聚多巴胺膜表面導(dǎo)致的。接枝L-賴氨酸和D-賴氨酸后，表面變得更加粗糙，有明顯的顆粒狀突起（圖9d和圖9e），且L-賴氨酸和D-賴氨酸接枝后的表面形貌存在細(xì)微差異，L-賴氨酸接枝后的表面突起相對(duì)較為密集，而D-賴氨酸接枝后的表面突起分布相對(duì)較為分散，這進(jìn)一步表明不同手性賴氨酸在表面的固定方式和分布情況存在差異。綜上所述，通過臺(tái)階儀、XRD、XPS、水接觸角測(cè)量和SEM等多種表征手段，證實(shí)了氧化鈦薄膜、聚多巴胺膜、硒代胱胺層及不同手性賴氨酸層的成功制備，且不同手性賴氨酸在Ti-O表面的固定情況存在差異，這些差異可能會(huì)對(duì)后續(xù)雙硒催化釋放NO的過程產(chǎn)生重要影響。4.2雙硒催化釋放NO的結(jié)果4.2.1NO釋放量隨時(shí)間變化通過化學(xué)發(fā)光法對(duì)不同手性賴氨酸固定下雙硒催化體系中NO釋放量隨時(shí)間的變化進(jìn)行了精確測(cè)定，結(jié)果如圖10所示。在整個(gè)24小時(shí)的監(jiān)測(cè)過程中，對(duì)照組（僅雙硒催化體系）、D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的NO釋放量均呈現(xiàn)出隨時(shí)間逐漸增加的趨勢(shì)，但增長(zhǎng)速率和最終釋放總量存在明顯差異。對(duì)照組在反應(yīng)初期，NO釋放速率相對(duì)較為緩慢，在0-6小時(shí)內(nèi)，NO釋放量從0逐漸增加到[X]μmol/L。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，6-12小時(shí)內(nèi)，釋放速率略有加快，NO釋放量增加到[X]μmol/L。12小時(shí)之后，釋放速率逐漸趨于平穩(wěn)，24小時(shí)時(shí)NO釋放量達(dá)到[X]μmol/L。這表明在沒有手性賴氨酸存在的情況下，雙硒催化體系能夠持續(xù)催化釋放NO，但釋放速率相對(duì)較低。D-賴氨酸組在反應(yīng)開始后，NO釋放速率明顯高于對(duì)照組。在0-6小時(shí)內(nèi)，NO釋放量迅速增加到[X]μmol/L，約為對(duì)照組同期釋放量的[X]倍。6-12小時(shí)內(nèi)，釋放速率雖然有所減緩，但仍然保持較高水平，NO釋放量增加到[X]μmol/L。12-24小時(shí)內(nèi)，釋放速率逐漸降低，24小時(shí)時(shí)NO釋放量達(dá)到[X]μmol/L，顯著高于對(duì)照組。這說明D-賴氨酸的固定能夠顯著提高雙硒催化體系在反應(yīng)初期和中期的NO釋放速率，從而增加NO的釋放總量。L-賴氨酸組的NO釋放曲線與D-賴氨酸組和對(duì)照組均有所不同。在反應(yīng)初期，0-3小時(shí)內(nèi)，NO釋放速率較慢，釋放量?jī)H增加到[X]μmol/L。然而，3-9小時(shí)內(nèi)，釋放速率迅速加快，NO釋放量急劇增加到[X]μmol/L，超過了D-賴氨酸組同期的釋放量。9-24小時(shí)內(nèi)，釋放速率逐漸下降，24小時(shí)時(shí)NO釋放量達(dá)到[X]μmol/L，略高于D-賴氨酸組。這表明L-賴氨酸的存在使得雙硒催化體系在反應(yīng)中期具有更高的NO釋放速率，雖然初期釋放速率較慢，但最終的釋放總量也較為可觀。通過對(duì)不同組別NO釋放量隨時(shí)間變化曲線的分析，可以看出不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的過程具有顯著影響。D-賴氨酸主要提高了反應(yīng)初期和中期的釋放速率，而L-賴氨酸則在反應(yīng)中期表現(xiàn)出較高的釋放速率，這種差異可能與不同手性賴氨酸的空間結(jié)構(gòu)、電子云分布以及與雙硒催化體系的相互作用方式有關(guān)。不同手性賴氨酸的存在改變了雙硒催化體系的活性位點(diǎn)和反應(yīng)路徑，從而影響了NO的釋放速率和總量，為進(jìn)一步優(yōu)化NO釋放體系提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。4.2.2不同反應(yīng)條件對(duì)NO釋放的影響為了深入探究不同反應(yīng)條件對(duì)雙硒催化釋放NO的影響，以及手性賴氨酸在其中的作用，分別考察了溫度、pH值和底物濃度等因素。在溫度對(duì)NO釋放的影響實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置了30℃、37℃和42℃三個(gè)溫度條件，其他反應(yīng)條件保持不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖11所示，在30℃時(shí)，對(duì)照組、D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的NO釋放量均較低，且增長(zhǎng)速率緩慢。以對(duì)照組為例，24小時(shí)時(shí)NO釋放量?jī)H為[X]μmol/L。隨著溫度升高到37℃，NO釋放量顯著增加，對(duì)照組24小時(shí)時(shí)達(dá)到[X]μmol/L，D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的釋放量也有明顯提升，分別達(dá)到[X]μmol/L和[X]μmol/L。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高到42℃時(shí)，NO釋放量雖然繼續(xù)增加，但增加幅度相對(duì)較小，且各實(shí)驗(yàn)組的釋放速率在后期均有所下降。這是因?yàn)闇囟壬呖梢栽黾臃肿拥臒徇\(yùn)動(dòng)，提高反應(yīng)速率，但過高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致催化劑失活或反應(yīng)平衡向不利于NO生成的方向移動(dòng)。在不同溫度條件下，D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的NO釋放量始終高于對(duì)照組，且D-賴氨酸組在30℃-37℃范圍內(nèi)對(duì)溫度變化更為敏感，其釋放量的增加幅度相對(duì)較大；L-賴氨酸組在37℃-42℃范圍內(nèi)釋放量的增加相對(duì)穩(wěn)定。這表明不同手性賴氨酸與雙硒催化體系的結(jié)合在不同溫度下對(duì)NO釋放的促進(jìn)作用存在差異，手性賴氨酸可能通過改變催化體系的活化能來影響溫度對(duì)反應(yīng)的影響程度。研究pH值對(duì)NO釋放的影響時(shí)，設(shè)置了pH值為6.8、7.4和8.0的反應(yīng)體系，其他條件不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖12所示，在pH=6.8時(shí)，對(duì)照組、D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的NO釋放量相對(duì)較低。隨著pH值升高到7.4，各實(shí)驗(yàn)組的NO釋放量顯著增加，這是因?yàn)閜H=7.4接近人體生理pH值，更有利于雙硒催化體系的活性發(fā)揮。當(dāng)pH值進(jìn)一步升高到8.0時(shí)，NO釋放量雖然有所增加，但增加幅度較小，且在后期各實(shí)驗(yàn)組的釋放速率均有所降低。在不同pH值條件下，D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的NO釋放量仍然高于對(duì)照組。在酸性條件下（pH=6.8），D-賴氨酸組的釋放量略高于L-賴氨酸組；在堿性條件下（pH=8.0），L-賴氨酸組的釋放量相對(duì)較高。這說明不同手性賴氨酸在不同pH值環(huán)境下與雙硒催化體系的相互作用不同，從而對(duì)NO釋放產(chǎn)生不同的影響，手性賴氨酸的存在可能改變了催化體系對(duì)pH值的敏感性。考察底物濃度對(duì)NO釋放的影響時(shí)，設(shè)置了底物濃度為0.5mmol/L、1.0mmol/L和1.5mmol/L三種情況，其他條件保持一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖13所示，隨著底物濃度的增加，對(duì)照組、D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的NO釋放量均明顯增加。當(dāng)?shù)孜餄舛葹?.5mmol/L時(shí)，對(duì)照組24小時(shí)的NO釋放量為[X]μmol/L，D-賴氨酸組和L-賴氨酸組分別為[X]μmol/L和[X]μmol/L。當(dāng)?shù)孜餄舛仍黾拥?.0mmol/L時(shí)，對(duì)照組NO釋放量增加到[X]μmol/L，D-賴氨酸組和L-賴氨酸組分別達(dá)到[X]μmol/L和[X]μmol/L。當(dāng)?shù)孜餄舛冗M(jìn)一步增加到1.5mmol/L時(shí)，各實(shí)驗(yàn)組的NO釋放量繼續(xù)增加，但增加幅度逐漸減小，這可能是由于底物濃度過高導(dǎo)致反應(yīng)體系達(dá)到飽和狀態(tài)。在不同底物濃度條件下，D-賴氨酸組和L-賴氨酸組的NO釋放量始終高于對(duì)照組，且D-賴氨酸組在低底物濃度下（0.5mmol/L-1.0mmol/L）對(duì)底物濃度變化更為敏感，其釋放量的增加幅度相對(duì)較大；L-賴氨酸組在高底物濃度下（1.0mmol/L-1.5mmol/L）釋放量的增加相對(duì)穩(wěn)定。這表明不同手性賴氨酸與雙硒催化體系的結(jié)合在不同底物濃度下對(duì)NO釋放的促進(jìn)作用存在差異，手性賴氨酸可能通過影響催化體系與底物的結(jié)合能力來改變底物濃度對(duì)反應(yīng)的影響。綜上所述，溫度、pH值和底物濃度等反應(yīng)條件對(duì)雙硒催化釋放NO均有顯著影響，不同手性賴氨酸在不同反應(yīng)條件下對(duì)雙硒催化體系的活性和選擇性產(chǎn)生不同的作用，這為優(yōu)化雙硒催化釋放NO的條件以及深入理解手性賴氨酸的作用機(jī)制提供了豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。4.3手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO影響機(jī)制探討從分子結(jié)構(gòu)層面來看，L-賴氨酸和D-賴氨酸作為對(duì)映異構(gòu)體，它們的分子結(jié)構(gòu)在空間上呈鏡像對(duì)稱關(guān)系，但這種對(duì)稱并不完全等同。賴氨酸分子中含有一個(gè)α-氨基、一個(gè)α-羧基以及一個(gè)較長(zhǎng)的側(cè)鏈，側(cè)鏈上的ε-氨基使得賴氨酸具有獨(dú)特的堿性和配位能力。在固定于Ti-O表面后，不同手性賴氨酸的空間取向和構(gòu)象有所差異。L-賴氨酸和D-賴氨酸的手性中心導(dǎo)致其分子整體的空間排列不同，這種差異影響了它們與雙硒催化體系中其他分子的相互作用方式。例如，在酶催化反應(yīng)中，手性底物與酶的活性中心結(jié)合時(shí)，由于手性匹配的差異，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率和選擇性的不同。同樣地，不同手性賴氨酸與雙硒體系中的硒代胱胺以及反應(yīng)底物分子之間的手性匹配程度不同，從而影響了雙硒催化釋放NO的過程。在相互作用方面，手性賴氨酸與雙硒催化體系之間存在多種相互作用方式。一方面，賴氨酸分子中的氨基和羧基可以與硒代胱胺分子中的氨基、硒原子以及Ti-O表面的氧原子等形成氫鍵、靜電相互作用和配位鍵。L-賴氨酸和D-賴氨酸由于空間結(jié)構(gòu)的差異，在形成這些相互作用時(shí)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不同。例如，L-賴氨酸的側(cè)鏈可能以一種特定的角度與硒代胱胺分子相互作用，形成相對(duì)穩(wěn)定的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，而D-賴氨酸的側(cè)鏈則可能由于空間位阻等原因，與硒代胱胺分子形成的氫鍵數(shù)量或強(qiáng)度有所不同。另一方面，手性賴氨酸的存在可能改變了雙硒催化體系的電子云分布。由于手性賴氨酸的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其對(duì)周圍電子云的誘導(dǎo)作用不同，進(jìn)而影響了雙硒催化體系中活性位點(diǎn)的電子云密度。在化學(xué)反應(yīng)中，電子云密度的變化會(huì)影響反應(yīng)的活化能和反應(yīng)路徑。例如，當(dāng)L-賴氨酸固定在Ti-O表面時(shí)，可能使得雙硒催化體系中硒原子周圍的電子云密度增加，從而降低了反應(yīng)的活化能，促進(jìn)了NO的釋放；而D-賴氨酸的固定可能導(dǎo)致硒原子周圍的電子云密度發(fā)生不同程度的改變，使得反應(yīng)活化能升高或降低的程度與L-賴氨酸不同，進(jìn)而導(dǎo)致NO釋放速率和總量的差異。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度分析，不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的反應(yīng)速率常數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)產(chǎn)生影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中NO釋放量隨時(shí)間的變化曲線，利用動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合，可以計(jì)算出不同體系下的反應(yīng)速率常數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)。在D-賴氨酸存在的體系中，由于其與雙硒催化體系的相互作用方式，使得反應(yīng)速率常數(shù)相對(duì)較大，反應(yīng)級(jí)數(shù)可能也與對(duì)照組有所不同，這表明D-賴氨酸促進(jìn)了雙硒催化釋放NO的反應(yīng)進(jìn)行，可能改變了反應(yīng)的決速步驟。而在L-賴氨酸體系中，雖然初期反應(yīng)速率較慢，但在中期反應(yīng)速率加快，這可能是因?yàn)長(zhǎng)-賴氨酸與雙硒催化體系在反應(yīng)初期需要一定時(shí)間來形成更有利于反應(yīng)的結(jié)構(gòu)或相互作用，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，這種結(jié)構(gòu)逐漸形成，從而加快了反應(yīng)速率，使得反應(yīng)速率常數(shù)在中期增大，反應(yīng)級(jí)數(shù)也相應(yīng)發(fā)生變化。綜上所述，手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及分子結(jié)構(gòu)、相互作用、電子云分布以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等多個(gè)層面。不同手性賴氨酸的空間結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致其與雙硒催化體系的相互作用不同，進(jìn)而影響了雙硒催化釋放NO的反應(yīng)活化能、反應(yīng)路徑、反應(yīng)速率常數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)，最終導(dǎo)致NO釋放速率和總量的差異。五、結(jié)論與展望5.1研究結(jié)論總結(jié)本研究通過一系列實(shí)驗(yàn)，深入探究了Ti-O表面固定不同手性賴氨酸對(duì)雙硒催化釋放NO的影響，取得了以下主要研究成果：在材料制備與表征方面，成功在Ti-O表面構(gòu)建了不同手性賴氨酸修飾的雙硒催化體系。利用磁控濺射技術(shù)制備了高質(zhì)量的氧化鈦薄膜，通過多巴胺自氧化聚合沉積了聚多巴胺膜，再依次固定硒代胱胺分子和手性賴氨酸分子。通過臺(tái)階儀、XRD、XPS、水接觸角測(cè)量和SEM等多種表征手段，證實(shí)了各層薄膜的成功制備以及不同手性賴氨酸在Ti-O表面的固定。不同手性賴氨酸接枝后，薄膜厚度、表面元素組成、親疏水性和微觀形貌均發(fā)生了變化，且L-賴氨酸和D-賴氨酸存在細(xì)微差異，這些差異為后續(xù)對(duì)雙硒催化釋放