【摘要】：通過非共價鍵自組裝形成的多肽水凝膠由于其獨特的優(yōu)點:合成簡單,容易功能化且功能單元明確,生物相容性好,低免疫原性和低毒性,固有的生物降解性以及對外界環(huán)境的快速刺激響應(yīng)性等,經(jīng)過近二十年的發(fā)展,多肽水凝膠已經(jīng)在細胞三維培養(yǎng),細胞治療,藥物控釋,疾病診斷和治療,增強機體免疫和再生醫(yī)學等方面展示了很大的應(yīng)用前景。并且有些短肽水凝膠在近幾年已經(jīng)逐步商品化。雖然多種多樣的水凝膠被設(shè)計合成,但是其實際應(yīng)用尤其是在生物醫(yī)學的應(yīng)用剛剛處于起步階段。在本論文,我們把多肽水凝膠與癌癥治療結(jié)合起來,旨在發(fā)展針對化療藥物,細胞治療以及免疫治療(抗體蛋白)的新型水凝膠載體系統(tǒng)。本論文的主要內(nèi)容可以分為如下四個部分:1:我們設(shè)計合成幾種基于抗癌藥物紫杉醇和短肽/氨基酸的小分子水凝膠,其合成簡單易行并且形成的水凝膠有很高的包載率。通過控制氨基酸的種類以及多肽鏈的長度等可以精確控制藥物的包載率。我們發(fā)現(xiàn)即使紫杉醇連接上一個單獨的親水氨基酸,形成的分子也能形成非常穩(wěn)定的水凝膠,并且具有和紫杉醇相同的藥效。同時我們發(fā)展了一種主要由紫杉醇自己所組成的水凝膠,動物實驗證實該水凝膠能直接注射進實體瘤阻止腫瘤的生長和遷移。血液中低濃度的紫杉醇和高的抗癌活性表明我們的紫杉醇水凝膠在化療中有很大的應(yīng)用前景。這種藥物既作為載體又作為運載貨物的自我傳輸體系有很大的希望應(yīng)用于臨床。2:我們設(shè)計一種新型靶向細胞線粒體的自組裝短肽分子,提出細胞器成膠殺死癌細胞的新策略。我們利用癌癥細胞微環(huán)境與正常細胞微環(huán)境的不同:癌細胞過量表達某些酶,以及癌細胞的還原環(huán)境等,實現(xiàn)該分子在癌癥細胞內(nèi)可以組裝形成納米纖維,從而控制癌細胞的命運,但是對正常細胞沒有殺傷作用。更為重要的是,靶向線粒體基團的加入,可以利用線粒體周圍粘性比正常細胞高的特點,大大降低了自組裝分子的最低成膠濃度,實現(xiàn)在線粒體成膠,極大的降低了化合物使用量。3:利用細胞膜表面的特性,我們發(fā)現(xiàn)含有D構(gòu)型氨基酸的自組裝多肽分子可以特異性富集在細胞膜表面,而由L構(gòu)型氨基酸組成的自組裝分子沒有這種現(xiàn)象。同時我們證明利用這種性質(zhì)可以對細胞膜進行表面工程化,在細胞膜上面引入特定的多肽,蛋白等功能性分子。這種對細胞膜表面工程化的新策略可以很方便的應(yīng)用在細胞治療領(lǐng)域;我們接著根據(jù)蛋白質(zhì)多肽特異結(jié)合的性質(zhì),設(shè)計一種蛋白質(zhì)表面誘導(dǎo)的自組裝體系,并且成功把遠紅外/近紅外的環(huán)境響應(yīng)型熒光分子引入到該體系中,實現(xiàn)了體外和體內(nèi)檢測蛋白和多肽相互作用。這種蛋白表面誘導(dǎo)自組裝促使熒光分子變亮的策略在檢測(多聚)蛋白或者(多聚)蛋白-多肽之間的相互作用中,例如,阿茲海默癥和朊病毒疾病等方面將會有很大的應(yīng)用前景。4:我們提出一種通用的用來制備由多肽與一種或者多種蛋白共組裝形成的納米纖維水凝膠的方法。我們證明這種策略不僅在體外可以很好地保持蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和生物活性,而且實驗證明它可以有效的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)染蛋白和體外增強酶的級聯(lián)反應(yīng)。另一方面,我們發(fā)現(xiàn)多肽與蛋白質(zhì)共組裝形成的納米纖維水凝膠能很強的增加動物免疫效應(yīng),它能同時激活體液免液和細胞免疫應(yīng)答。進一步實驗我們發(fā)現(xiàn)共組裝的納米纖維水凝膠可以通過增加DC細胞對蛋白質(zhì)攝取,對DC細胞活化以及促進生發(fā)中心形成等促進疫苗的產(chǎn)生。我們的設(shè)計對于蛋白質(zhì)的傳輸,活性蛋白體內(nèi)功能和穩(wěn)定性的維持以及作為疫苗佐劑等方面提供了一種新策略,同時也拓展了小分子水凝膠在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用。
【圖文】：

分子自子自組、細胞、信息然界復(fù)具備各分子、相互作穩(wěn)定、觀納米級別的止，自的研究自組裝組裝是自然界胞膜、蛋白質(zhì)息化和功能化復(fù)雜體系形成各類特殊功能納米粒子或作用、氫鍵具有一定規(guī)米級和介觀微的有序自組裝組裝材料已究與實際應(yīng)用界的一個普質(zhì)甚至于人化的復(fù)雜結(jié)成的過程、能的復(fù)雜組或者是它們鍵作用、π-規(guī)則幾何外微米級的各裝結(jié)構(gòu)再進已經(jīng)在藥物用[2-14]。普遍現(xiàn)象[1]。人的身體都可結(jié)構(gòu)。因此，更好的模擬組裝體系。自們的結(jié)合。這π堆疊作用外形的有序結(jié)各類層狀結(jié)構(gòu)進一步形成宏物控釋、高性許多生物可以看作是，，對分子自擬大自然，自組裝的最這些基本單用、疏水作結(jié)構(gòu)。通常構(gòu)、球形結(jié)宏觀級別的性能分離、物大分子如是由自組裝而自組裝的深入從而由單個最基本單元包單元通過非共作用、范德華常而言，有序結(jié)構(gòu)、管狀結(jié)的介孔材料、組織工程等DNA而形成入研究個分子包括各共價鍵華力等序結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)等、水凝等領(lǐng)域

在各類自組裝體系中，有一類較為新穎的自組裝材料—凝膠。什么是凝膠？就像 80 年前科學家 Jordon Lloyd 所述“if it looks like a gel it must be a gel”[15]，如果看起來像凝膠那么它就是凝膠。環(huán)顧我們周圍，從日常生活中使用的發(fā)膠，隱形眼鏡，牙膏等到龜苓膏，果凍等，這些都是凝膠。凝膠由兩部分組成，凝膠因子和溶劑。根據(jù)凝膠組成部分溶劑的不同可以分為有機凝膠和水凝膠，另外還有干凝膠和氣凝膠[16-18]。水凝膠由于其組成部分 99%以上都是水分子，只有 1%左右為成膠因子（能形成水凝膠的分子）并且其組成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)類似于人體組織，因此它在生物醫(yī)學等領(lǐng)域得到了很廣泛的應(yīng)用[19]。這些水凝膠可以分為化學交聯(lián)水凝膠和物理交聯(lián)水凝膠（圖 1.2）�；瘜W交聯(lián)水凝膠其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為共價鍵組成[20]，物理交聯(lián)水凝膠的特征為其內(nèi)部處于化學鍵組合和斷裂的平衡狀態(tài)，是由非共價鍵為主要作用力[21]。物理交聯(lián)水凝膠的成膠因子可以是無機物或者有機物，當成膠因子為有機物時，通常情況下把分子量小于 2000 的成膠因子組成的水凝膠稱為小分子水凝膠（LMWG）[22, 23]。
【學位授予單位】：南開大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08


本文編號：2517246