【摘要】：生物微室作為一類具有完整的膜和生物組織,其密閉空腔結(jié)構(gòu)是復(fù)雜代謝反應(yīng)的必要場所,而且生物微室是所有生物系統(tǒng)的先決條件,并且被越來越多的人們認(rèn)為是合成細胞的最基本要素。因此,設(shè)計新型富集多重功能的仿生膠囊,模仿細胞空腔結(jié)構(gòu)是非常重要的。在過去幾年中,研究人員設(shè)計多種針對膜空腔的策略,其中代表性的有脂質(zhì)體膠囊、聚合物膠囊、樹枝狀大分子膠囊和膠體囊泡,它們經(jīng)常被用于藥物遞送體系和納米反應(yīng)器等�；谶@類微膠囊功能的研究,主要以微膠囊膜內(nèi)外環(huán)境的物質(zhì)交換來展開的。開發(fā)理想的膠囊的關(guān)鍵要素是設(shè)計適合的仿生膜結(jié)構(gòu),以研究因外界刺激而引起的化學(xué)或物理變化,例如pH、溫度、剪切速率、光、氧化還原劑、酶、磁場及電場等刺激影響。因此,設(shè)計刺激響應(yīng)型仿生膠囊可以選擇性地響應(yīng)外部刺激,而且可以調(diào)節(jié)膜的滲透性,研究膠囊內(nèi)部與外部的物質(zhì)傳輸過程是非常重要的。本論文的主要研究內(nèi)容如下:受天然細胞啟發(fā),針對單一刺激響應(yīng)的局限性,設(shè)計并構(gòu)建了一種多刺激響應(yīng)牛血清白蛋白微膠囊。通過巰基修飾的蛋白質(zhì)與端基為二硫吡啶的聚-N異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)聚合物,以皮克林微乳液方法在油/水界面自組裝成微膠囊并分散在水溶液中。多重刺激響應(yīng)模式分別由溫度敏感的聚-N異丙基丙烯酰胺聚合物,膜表面共軛的二硫鍵和pH敏感的蛋白質(zhì)來組成。采用溫度、氧化還原劑和pH多種外部刺激,有效調(diào)節(jié)微膠囊膜滲透能力,而且通過順序觸發(fā)刺激,可以連續(xù)調(diào)節(jié)膜透性從35.2 kDa、78 kDa、102 kDa到142 kDa,進行程序化釋放內(nèi)部封裝的物質(zhì)。在溫度、氧化還原劑和pH多重刺激響應(yīng)模型基礎(chǔ)上,制備了新型光敏蛋白質(zhì)膠囊。采用光敏的螺吡喃(SP)和溫敏的NIPAAm單體共聚至膜表面的聚合物中,構(gòu)建基于溫度、光和氧化還原劑多重響應(yīng)型蛋白質(zhì)膠囊。通過可逆紫外光觸發(fā)SP-to-McH~+-to-SP親疏水膜轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)親水(FITC-葡聚糖)和疏水(尼羅紅)物質(zhì)雙重釋放。針對光和還原劑響應(yīng),有效調(diào)節(jié)葡萄糖氧化酶(GOx)串聯(lián)反應(yīng)速率,和脂肪酶(Lipase)與熒光素二乙酸酯(FDA)、4-甲基傘形酮(4-MU-Bu),以及堿性磷酸酶(ALP)和二磷酸熒光素(FDP)等膜介導(dǎo)的酶催化反應(yīng)。此外,紫外光觸發(fā)的螺吡喃聚合物的打開和關(guān)閉,實現(xiàn)了疏水產(chǎn)物捕獲和再釋放。在前面多重響應(yīng)調(diào)控界面反應(yīng)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了一種主客多室蛋白質(zhì)膠囊模型,研究了剪切力對形成膠囊尺寸的影響,進而實現(xiàn)了內(nèi)部客體膠囊數(shù)目的統(tǒng)計調(diào)控。通過內(nèi)部封裝DNA和RBITC-葡聚糖染料分子,研究了對兩種不同裝載分子的程序調(diào)節(jié)釋放能力。在還原劑(TCEP)或者蛋白水解酶誘導(dǎo)下,通過膜透性的調(diào)控可實現(xiàn)兩種裝載分子的同步釋放,延遲釋放和分級釋放性能。構(gòu)建了一種原位產(chǎn)生蛋白質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)的仿生蛋白質(zhì)膠囊,通過多重響應(yīng)膜透性的約束實現(xiàn)了內(nèi)核的吸附能力調(diào)節(jié)。分別采用三種不同的氧化策略(包括H_2O_2,叔丁基過氧化氫,葡萄糖氧化酶/葡萄糖),實現(xiàn)了蛋白質(zhì)膠囊內(nèi)部聚鄰苯二胺內(nèi)核的原位生成。通過調(diào)節(jié)多功能蛋白質(zhì)殼表面共軛聚合物的解離或額外形成單寧酸/Fe~(3+)保護層,有效調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)膠囊膜透性,影響內(nèi)核對外界Cu~(2+)離子的吸附能力。相對于正常模式下,脫保護模型的吸附能力提高了9.6%。綜上所述,我們構(gòu)建了不同類型的多重刺激響應(yīng)型蛋白質(zhì)微膠囊模型。以膠囊膜透性為出發(fā)點,從外向內(nèi)逐步考查了多重刺激響應(yīng)下微膠囊膜的截留能力,程序化調(diào)控能力,膜介導(dǎo)的酶催化反應(yīng)以及膜透性對內(nèi)核吸附能力的影響。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ460.4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：2767437