發(fā)布時(shí)間：2018-04-16 22:37

  本文選題：超分子水凝膠 + 自組裝��； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：自組裝是自然界以及生命體系中廣泛存在的獨(dú)特現(xiàn)象,例如脫氧核糖核苷酸組裝成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的聚集與折疊,控制細(xì)胞分裂過程的紡錘絲的形成等等。因此,研究自組裝過程具有重要意義。相比于物理或者化學(xué)方法誘導(dǎo)的自組裝過程(如改變溫度,酸堿度,離子強(qiáng)度,配體-受體相互作用等),生物分子誘導(dǎo)的自組裝過程具有很好的生物選擇性,其過程也更為溫和,能夠使人們了解并控制生物體系中的一些重要的生物過程。目前,已有多種方法被應(yīng)用于表征生物分子誘導(dǎo)的自組裝過程。總結(jié)來說,對(duì)自組裝的過程和結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)可分為波譜類方法,顯微學(xué)方法,衍射學(xué)方法,流變學(xué)方法和理論模擬等。相比于這些傳統(tǒng)分析手段,生物成像(光學(xué)成像,核磁共振成像,核醫(yī)學(xué)成像等)分析具有無創(chuàng)傷、實(shí)時(shí)、活體、特異性、精細(xì)顯像等優(yōu)點(diǎn),能夠反映出生物分子的空間和時(shí)間分布,從而了解活體內(nèi)的生物分子的相關(guān)生物學(xué)過程。因此,生物成像也被用于表征生物分子誘導(dǎo)的自組裝過程。然而,由于自組裝是個(gè)動(dòng)態(tài)過程,想要實(shí)現(xiàn)靈敏地追蹤這一過程仍具有很大的挑戰(zhàn)。因此,本課題旨在通過多種生物成像的手段,對(duì)生物分子誘導(dǎo)的超分子水凝膠組裝過程進(jìn)行機(jī)理研究及成像分析,以更好地了解生物分子誘導(dǎo)的分子自組裝過程,進(jìn)而為控制生物體系中的一些重要的生物過程提供思路。本論文第一部分中,我們通過溶液掃描隧道顯微鏡(L-STM)首次直接觀察到了酶促超分子水凝膠組裝與解組裝的微觀過程。我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種多肽小分子化合物,可以分別用于觀察堿性磷酸酶(ALP)誘導(dǎo)的超分子水凝膠的組裝過程以及EGFR誘導(dǎo)的超分子納米纖維的解組裝過程。通過自制的L-STM,我們得到了納米纖維2的靜態(tài)高分辨率L-STM圖像,在該高分辨率L-STM圖像觀察的基礎(chǔ)上,我們建立了計(jì)算模型,其理論計(jì)算的尺寸,均符合我們的L-STM觀測結(jié)果。此外,這些超分子納米纖維的自修復(fù)行為也第一次被直接觀察到。本論文第二部分中,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種通過19FNMR的方法來檢測磷酸酶和酪氨酸激酶的新方法,其設(shè)計(jì)為一組含氟原子的功能化小分子水凝膠前體化合物,可以分別對(duì)磷酸酶和酪氨酸激酶響應(yīng)發(fā)生組裝和解組裝,通過核磁共振波譜可以實(shí)時(shí)跟蹤該過程中的19FNMR信號(hào)"開-關(guān)"過程,進(jìn)而反映酶的活性。該無創(chuàng)成像方法可作為實(shí)時(shí)探測腫瘤生長和遷移過程的潛在有效工具,并用于相關(guān)藥效評(píng)估。本論文第三部分中,我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了能夠識(shí)別的含碘的凝膠因子前體小分子,可以在細(xì)胞中磷酸酶活躍的部位引發(fā)分子自組裝形成含碘的納米纖維結(jié)構(gòu),并利用同步輻射軟X射線對(duì)這一酶控成膠過程直接成像。本章通過小分子自組裝行為達(dá)到造影劑在細(xì)胞內(nèi)主動(dòng)富集的策略,有望發(fā)展出一種"智能"酶活研究新方法。本論文第四部分中,我們?cè)O(shè)計(jì)并合成一種功能化超分子水凝膠前驅(qū)體,用于細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境區(qū)分。該小分子的磷酸根在胞外的磷酸酶的作用下被切除,引發(fā)第一級(jí)自組裝形成線性納米纖維。而當(dāng)這些小分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部時(shí),由于GSH的存在,小分子上的雙硫鍵被GSH還原,從而露出半胱氨酸上的巰基硫醇結(jié)構(gòu)。裸露的氨基硫醇結(jié)構(gòu)又可以和小分子結(jié)構(gòu)中的氰基苯并噻唑發(fā)生高效的點(diǎn)擊縮合反應(yīng),生成環(huán)狀的二聚體。由于π-π堆積作用,該二聚體分子之間會(huì)相互吸引,引發(fā)第二級(jí)自組裝形成環(huán)狀的納米纖維。通過新型點(diǎn)擊縮合反應(yīng)的引入,這項(xiàng)工作提供了一種智能的超分子納米纖維網(wǎng)絡(luò)后調(diào)控的方法,并實(shí)現(xiàn)了同時(shí)區(qū)分細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境一石二鳥的設(shè)計(jì)。
[Abstract]:The self - assembly process of self - assembly is very important in the process of self - assembly , such as change of temperature , pH , ionic strength , ligand - receptor interaction and so on . In the third part of this paper , we designed and synthesized a functionalized supermolecular hydrogel precursor , which can be used as a potential effective tool for real - time detection of tumor growth and migration .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O648.17

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本文編號(hào)：1760906