브롬 효과

레오 로만(Leo Vroman)의 이름을 딴 브롬 효과(Vroman effect)는 혈청 단백질에 의한 표면으로의 경쟁적인 단백질 흡착 과정을 묘사하고 있다. 가장 높은 이동성 단백질은 일반적으로 먼저 도착하고 나중에는 표면에 친화력이 더 높은 이동성 단백질로 대체된다. 단백질 흡착의 순서는 또한 흡착종의 분자량에 달려있다.^[1] 전형적으로 낮은 분자량 단백질은 높은 분자량 단백질에 의해 대체되는 반면, 반대로 낮은 분자량으로 대체되는 높은 분자량은 발생하지 않는다. 대표적인 예로 피브리노겐이 생물다양체 표면에 단백질을 흡착하고 나중에 고분자량 키니노겐으로 대체될 때 발생한다.^[2] 이 과정은 좁은 공간과 소수성 표면에서 지연되며, 피브리노겐은 대체되지 않는다. 정체 조건 하에서 초기 단백질 침적은 알부민, 글로불린, 피브리노겐, 피브로넥틴, 인자 XII, HMWK 순서로 이루어진다.^[3]

분자 작용 메커니즘

정확한 작용 메커니즘은 아직 알려지지 않았지만, 많은 중요한 단백질 물리적 특성들이 Vroman Effect의 한 부분을 차지한다. 단백질은 단백질 흡착에 대해 논의할 때 고려해야 할 중요한 많은 성질을 가지고 있다. 이러한 성질은 단백질 크기, 전하, 이동성, 안정성, 그리고 단백질의 3차 구조를 구성하는 다른 단백질 영역의 구조와 구성을 포함한다. 단백질 크기가 분자량을 결정한다. 단백질 전하량은 단백질과 생체재료 사이에 우선적 또는 선택적 친화적 상호작용이 존재할지 여부를 결정한다. 단백질 이동성은 흡착 운동학의 한 요인이다.

흡착 - 탈착 모델

표면의 단백질 교환에 대한 가장 간단한 분자 설명은 흡착/탈착 모델이다. 여기서 단백질은 단백질과 생체 재료 표면과의 상호작용을 통해 생체 재료의 표면과 상호작용하고 물질에 "붙어 붙는다"는 것이다. 일단 단백질이 생체 재료의 표면에 흡착되면, 단백질은 순응(구조)을 변화시키고 심지어 비기능적이 될 수도 있다. 생체 물질에 있는 단백질 사이의 공간은 새로운 단백질이 흡착할 수 있게 된다. 탈착은 단백질이 생체 물질 표면을 떠날 때 발생한다. 이 단순한 모델은 로만과 같은 행동이 소수성 표면뿐만 아니라 소수성 표면에서도 관찰되었기 때문에 복잡성이 결여되어 있다.^[4][5] 더욱이 흡착과 탈착은 친수성 표면에서의 경쟁적인 단백질 교환을 완전히 설명하지는 못한다.^[6]

과도 복합 모델

이러한 경쟁적 교환을 설명하기 위해 Huetz 외 연구진이 먼저 제안했던 "변환적 콤플렉스" 모델이다.^[6] 이 일시적인 복잡한 교환은 세 가지 뚜렷한 단계에서 일어난다. 처음에 단백질은 이미 흡착된 균질 단백질 단열재의 단열재에 스스로 내장된다. 이 새로운 이질 단백질 혼합물의 집계는 이중 단백질 복합체의 "터닝"을 유발하며, 이 복합체는 초기에 흡착된 단백질을 용액에 노출시킨다. 세 번째 단계에서는 처음에 흡착되었던 단백질이 이제 용액으로 확산되어 새로운 단백질이 그 자리를 대신하게 된다. 이 3부 "투명 복합 메커니즘"은 Hirsh 외 연구진에 의해 AFM 영상촬영을 통해 추가 설명 및 검증된다.^[7]

pH 사이클링

융 외 연구진은 또한 pH 사이클링을 수반하는 피브리노겐 변위를 위한 분자 메커니즘을 설명한다.^[8] 여기서 피브리노겐의 αC 영역은 pH 사이클링 후 전하를 변화시켜 단백질과 생체 물질과의 상호작용을 더 강하게 하는 단백질에 대한 순응적 변화를 초래한다.^[8]

수학적 모형

Vroman Effect를 설명하는 가장 간단한 수학 모델은 Langmuir isotherm을 이용한 Langmuir 모델이다.^[9][10] 보다 복잡한 모델에는 Fruendlich isotherm과 Langmuir 모델에 대한 기타 수정 사항이 포함된다. 이 모델은 흡착제가 등온 조건에서 이상적인 기체로 작용한다고 가정하여 가역 흡착과 탈착 사이의 운동학을 설명한다.

참고 항목

단백질 흡착

랑무어 흡착 모델

참조