生物制氫由于其干凈清潔、成本低從而引起了研究者的廣泛關(guān)注。一些生物細(xì)胞體內(nèi)存在氫化酶,可以還原質(zhì)子氫產(chǎn)生氫氣。然而,氫化酶非常容易失活,且隨著細(xì)胞的凋亡,不能繼續(xù)提供產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)條件光合電子,使產(chǎn)氫終止,體內(nèi)氫化酶不能得到利用。因此本課題提出一種利用細(xì)胞表面工程策略,實(shí)現(xiàn)可不依賴于綠藻細(xì)胞活性持續(xù)產(chǎn)氫的方法。這種構(gòu)筑細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)傳輸橋梁的方法為未來生物細(xì)胞深入廣泛的利用和功能的開發(fā)提供新的思路和方法。本論文具體研究內(nèi)容如下:首先,構(gòu)筑內(nèi)外電子傳遞橋梁。以蛋白核小球藻為基本生物體,通過靜電相互作用在其表面修飾三價鐵離子。利用其氧化作用,在生物體表面原位氧化吡咯形成聚吡咯,同時在其中摻雜漆酶,構(gòu)筑可將外部電子轉(zhuǎn)移到生物體內(nèi)部的聚吡咯-漆酶復(fù)合層。其次,構(gòu)筑外界供電子體系,實(shí)現(xiàn)外部電子持續(xù)向內(nèi)部供應(yīng)。通過向外界介質(zhì)中加入水溶性伊紅作為光敏劑,使其在光照條件下由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),容易將電子傳遞給導(dǎo)電介質(zhì)同時變?yōu)檠趸瘧B(tài)。加入三乙醇胺作為供電子體,其可將電子傳遞給氧化態(tài)的光敏劑使其重新回到基態(tài),完成電子傳遞循環(huán),以保證外界電子的持續(xù)供給。最后,營造體系厭氧環(huán)境。蛋白核小球藻體內(nèi)存在生物酶-氫酶在有... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

聚電解質(zhì)介導(dǎo)多壁碳納米管在酵母細(xì)胞表面組裝示意圖[24]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1-1聚電解質(zhì)介導(dǎo)多壁碳納米管在酵母細(xì)胞表面組裝示意圖[24]2019年，陳國平[28]老師課題組利用靜電層層組裝組裝與點(diǎn)擊化學(xué)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了酶響應(yīng)聚合物納米殼對單個活細(xì)胞的納米封裝。如圖1-2所示，首先將陰離子和陽離子型的明膠-聚乙二醇-馬來酰胺通過靜電相互作用吸附于細(xì)胞表面，利用兩端巰基化的多肽進(jìn)行交聯(lián)，通過巰基與馬來酰胺的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，最后利用基質(zhì)金屬蛋白酶酶解多肽，釋放細(xì)胞。該包封方法生物相容性好，可維持正常細(xì)胞活性，在長時間的培養(yǎng)過程中，包封的聚合物外殼是穩(wěn)定的，且封裝后的細(xì)胞具有較高的存活率和生理應(yīng)激保護(hù)能力。可以通過改變LbL的循環(huán)次數(shù)來控制包封層的通透性，通過腫瘤相關(guān)酶MMP-7對肽鏈進(jìn)行酶解，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的可控和理想的釋放。該項(xiàng)工作解決了在細(xì)胞治療過程中由于注射或體內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力所造成的細(xì)胞存活率和免疫排斥的問題，為細(xì)胞治療特別是細(xì)胞癌癥治療提供了一種潛在方法。但文章思想并不太新穎，實(shí)驗(yàn)很簡單，只進(jìn)行了一些體外實(shí)驗(yàn)，實(shí)際應(yīng)用起來還存在一定困難。圖1-2明膠-聚乙二醇-馬來酰胺包覆骨髓間充斥細(xì)胞示意圖[28]2017年，蘇寶蓮[29]老師課題組也是通過在單細(xì)胞表面包覆聚多巴胺，如圖1-3所示，聚多巴胺可以與細(xì)胞表面的糖蛋白進(jìn)行結(jié)合，以提高細(xì)胞催化不對稱反應(yīng)的活性，通過控制聚合的時間來控制保護(hù)層的厚度。這種在細(xì)胞表面構(gòu)筑多巴胺保護(hù)殼層的方法，不僅能夠提高細(xì)胞在苛刻條件下的生存能力，還可以在聚多巴胺表面粘附其他材料，如二氧化鈦二氧化硅和四氧化三鐵磁性納米粒子等，賦予細(xì)胞更多功能，增加細(xì)胞穩(wěn)定性。但該項(xiàng)工作未進(jìn)行更多方面功能的開發(fā)和研究。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-3單個細(xì)胞表面包覆聚多巴胺涂層和后功能化原理圖[29]2019年，C.JeffreyBrinker[30]利用非生物材料制造出一種合成外骨骼保護(hù)動物細(xì)胞，形成過程及其簡單，只需幾秒鐘即可形成，如圖1-4所示，首先制備出所需的納米粒子，與細(xì)胞培養(yǎng)加入粒子間配體進(jìn)行交聯(lián)，即可形成。不僅保護(hù)細(xì)胞免受外界滲透壓活性氧、pH和紫外線等的刺激且賦予細(xì)胞某些特殊的功能諸如氣體檢測、多熒光標(biāo)記、磁性、導(dǎo)電等，合成的納米粒子具有多種化學(xué)成分和多種功能，與細(xì)胞表面蛋白質(zhì)或其他成分通過多種非共價鍵結(jié)合，與細(xì)胞表面自然相互作用，對材料要求極低，反應(yīng)條件也較為溫和。圖1-4動物細(xì)胞表面包覆納米粒子原理圖[30]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聚乳酸-聚吡咯/銀多層復(fù)合抗菌薄膜的制備與性能表征[J]. 毛龍,姚進(jìn),劉躍軍,白永康.  表面技術(shù). 2019(01)
[2]氮、錳、硫缺乏對蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa光合產(chǎn)氫及其生長的影響[J]. 張磊,桑敏,李愛芬,張成武.  生物工程學(xué)報(bào). 2010(04)
[3]4種海洋綠藻光合放氫特征的研究[J]. 管英富,鄧麥村,虞星炬,金美芳,張衛(wèi).  海洋科學(xué). 2004(09)



本文編號：3454118