【摘要】：尋求用于多種模式下生物成像和治療的多功能納米平臺是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。本文提出了用于控制3D超分子組裝的通用自下而上生物納米技術。通過基因工程突變二聚體蛋白和等離子體工程GO可以證明超分子結構的工程概念證明。在GO的3D超分子結構中摻入各向異性等離子體納米顆粒作為中間層可以提供共價共軛位點并同時賦予GO的可調光學性質,其范圍從紫外到近紅外區(qū)域。有趣的是,精確設計目的基因的特異性雙位點突變有利于給出有序的組裝而不是GO的隨機網狀結構,這有助于提供優(yōu)異的增強拉曼成像以跟蹤癌細胞的行為。通過亞微米超分子組裝體能夠滲透到細胞核中表現出優(yōu)異的癌細胞核內治療潛力。由于蛋白質在癌癥治療、疫苗接種和再生醫(yī)學等領域的廣泛應用,其在細胞內的傳遞一直受到人們的關注。然而,將治療性蛋白質遞送至包括細胞質、細胞核和線粒體等細胞器是非常具有挑戰(zhàn)性的任務,因為其難以逃避內體通路,避免通過內膜隔室被轉運。因此,制備用于蛋白質遞送至細胞內的有效納米載體,例如基于聚合物、脂質介導、基于無機和蛋白質介導的納米載體,已經引起了了越來越多研究者的興趣。將性能互補蛋白質和納米顆粒進行結合,將無機基納米載體和功能性生物分子結合到納米結構中,以納米材料支架為依托加載蛋白質。蛋白質和無機納米粒子的自組裝其基于疏水相互作用,主客體包封或靜電吸引的非共價偶聯(lián)作用,這主要依賴于天然互補相互作用。在此,我們提出了用于給出蛋白質納米顆粒超分子結構的程序化合成的共同工程組裝方法。我們通過基因工程蛋白和等離子體工程無機/有機聚合物氧化石墨烯的代表性實例證明了該提議。作為柔性2D材料,石墨烯或氧化石墨烯(GO)由于其水分散性、低細胞毒性以及與碳納米管相比具有大的表面積,而已廣泛應用于生物傳感和生物醫(yī)學應用。將柔性2D石墨烯片組裝成3D結構促進了石墨烯材料在能量、傳感、生物領域的廣泛應用。因為它們具有優(yōu)異的性能,因此一些先進技術包括已經開發(fā)出模板制導、化學氣相沉積、膠體球合成、溶劑熱合成、溶膠凝膠合成等,已經被開放用于制造石墨烯3D結構。對石墨烯或氧化石墨烯3D結構的研究一直專注于3D隨機互連石墨烯網絡的制造和應用;相比之下,由于其層疊良好、高度有序的多層結構,以此構建有組織的體系結構,如層疊結構或液晶結構,顯得更具挑戰(zhàn)性。到目前為止,GO層狀結構的研究僅限于聚合物引導技術;然而到目前為止,還沒有關于工程化蛋白質氧化石墨烯超分子組裝的報道。在本文中,為了控制GO的3D超分子結構(GO 3D SA),設計了氧化石墨烯與基因工程蛋白結合的金屬夾層等離子體工程。該途徑解決了GO生物醫(yī)學應用的幾個關鍵問題。(Ⅰ)無機/有機三維雜化物作為穩(wěn)定的膠囊,為離子和分子的進入和擴散以及治療性蛋白質的細胞內遞送提供了有效途徑。(Ⅱ)利用基因工程突變蛋白代替野生型蛋白與納米粒子共組裝,賦予超分子結構。(Ⅲ)各向異性等離子體中間層可以避免GO的糾纏,為跟蹤癌細胞提供可調的光學能力。(Ⅳ)有效的藥物負載特征是可以實現超分子組裝的刺激響應藥物釋放。
【圖文】：

１．１石墨烯簡介逡逑石墨烯是碳的結晶形式之一，它是ｓｐ雜化的單層軌道，，緊密堆積到二維逡逑（２Ｄ）蜂窩晶格中（圖１．１）。每個碳原子都有三個0鍵和一個平面外的７１鍵，逡逑它們可以與相鄰的原子結合［１］。該原子結構與石墨烯的電子分布相結合，導致高逡逑導熱性、獨特的光學行為、優(yōu)異的機械性能、極端條件下的化學穩(wěn)定性和大的表逡逑面積。此外，通過化學和物理改性，石墨烯片可以轉化為石墨烯相關材料，例如逡逑單層和多層石墨烯，氧化石墨烯（ＧＯ）和還原ＧＯ邋（ｒＧＯ），每種材料都具有獨逡逑特的可調特性。自從２００４［Ｊ＞年被發(fā)現，它己被廣泛地應用于各種領域，諸如柔性逡逑電子［３，４］、超級電容器［５１、電池［６］、可打印的油墨［７］、光學及電化學傳感器＆１Ｑ］和逡逑儲能等［ｉｗ３］。逡逑Ａｆｔ邋ｆｔｐ邐ｆ邋ａ！逡逑Ｔｉｓｓｕｅ邋Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ逡逑；邐Ｇｅｎｅ邋Ｓｃ．邋Ｄｍａ邋ｄｅｌｈ邋ｅｒｖｒ逡逑Ｇｒａｐｌ＾ｅｎｅ逡逑（邐Ｗｒ＇ｒ邐＼逡逑！邐Ｍｅｃｌｔａｎｉｃａｌ邋Ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋－邋１邋ＴＰａ邐Ｉ逡逑＼邋Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ邋Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ邋￣邋ＩＯ４邋Ｓ邋ｃｍ邋Ｉ逡逑＼邋Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ｔｒａｎｓｉｍｉｔｔａｎｃｅ邋－邋９７，７°0邋Ｊ逡逑ＱＤ－ｇｒａｐｈｅｎｅ邋Ｍ｜逡逑ｍ逡逑＊＊邐Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ逡逑Ｂｉｏｉｍａｇｅ逡逑３Ｄ邋ｐｒｉｍ

［７Ｑ］。ＧＦＰ用于評估轉染效率，結果顯示ＰＥＩ－ＧＯ復合物在ＥＧＦＰ轉染的細胞中提逡逑高了邋９倍。在制備了邋ＧＯ－ＰＥＩ復合物以有效加載ｍＲＮＡ用于臨床應用［７１］（圖１．４邋ｂ）。逡逑８逡逑
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R318

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 Shengkai Li;Jiamei Xu;Shen Wang;Xin Xia;Long Chen;Zhuo Chen;;Versatile metal graphitic nanocapsules for SERS bioanalysis[J];Chinese Chemical Letters;2019年09期

2 顧海昕;張永豐;;SERS技術在火災物證鑒定中的應用與展望[J];消防科學與技術;2018年11期

3 吳虹標;;氧化作用對于貴金屬SERS性能的影響研究[J];科學技術創(chuàng)新;2019年11期

4 Dan Song;Rong Yang;Feng Long;Anna Zhu;;Applications of magnetic nanoparticles in surface-enhanced Raman scattering(SERS)detection of environmental pollutants[J];Journal of Environmental Sciences;2019年06期

5 Mingwang Li;Yuanyuan Qiu;Chenchen Fan;Kai Cui;Yongming Zhang;Zeyu Xiao;;Design of SERS nanoprobes for Raman imaging:materials, critical factors and architectures[J];Acta Pharmaceutica Sinica B;2018年03期

6 陳華祥;尤汀汀;徐更;高宇坤;張晨萌;楊楠;殷鵬剛;;濕度響應納米復合材料的組裝及其SERS傳感器應用（英文）[J];Science China Materials;2018年09期

7 孟娟;楊良保;張莉;唐祥虎;;基于SERS技術快速實現現場毒品檢測[J];光散射學報;2016年04期

8 趙苗苗;劉文耀;杜建功;郭旭東;王磊;夏美晶;唐軍;;Multidimensional Co_3O_4 nano sponge for the highly sensitive SERS applications[J];Optoelectronics Letters;2017年01期

9 宋薇;劉卓;齊寶玲;郭月;王麗麗;王海;何成彥;趙冰;;半導體納米粒子SERS基底對大腸桿菌的無損檢測研究[J];光譜學與光譜分析;2017年05期

10 趙進輝;李耀;袁海超;劉木華;;鴨肉中環(huán)丙沙星殘留的表面增強拉曼光譜測定[J];分析測試學報;2017年05期

相關會議論文 前10條

1 顧海昕;薛林;張永豐;;納米金復合微球SERS基底的制備及其在火災物證鑒定中的應用研究[A];2016中國消防協(xié)會科學技術年會論文集[C];2016年

2 劉凡新;詹鵬;吳蔚;王振林;;Gap Plasmons Spilling-out for Single-Molecule SERS[A];第十九屆全國光散射學術會議摘要集[C];2017年

3 Shuai Yue;Xiao-Ting Sun;Ning Wang;Ya-Ning Wang;Yue Wang;Ming-Li Chen;Jian-hua Wang;Zhang-Run Xu;;A SERS-Fluorescence Dual-Mode p H Sensing Method Based on Janus Microparticles[A];第十九屆全國光散射學術會議摘要集[C];2017年

4 Jing Wang;Shuping Xu;Weiqing Xu;Haiyu Wang;;Porous Heterogeneous Au@CuO Nanrod Array: Photocatalytic and SERS Applications[A];第十九屆全國光散射學術會議摘要集[C];2017年

5 何璇;;仿生表面增強拉曼散射(SERS)芯片的設計及在爆炸物痕量分析中的應用[A];2017年版中國工程物理研究院科技年報[C];2018年

6 Pir Muhammad;Zhen Liu;;Boronate affinity molecularly imprinted polymers combined with surface enhanced Raman Scattering(SERS) for the detection of glycoproteins[A];第二十屆全國色譜學術報告會及儀器展覽會論文集（第二分冊）[C];2015年

7 趙祥偉;牟忠德;劉兵;薛江陽;王德龍;顧忠澤;;基于有序微納結構的SERS檢測及其生物醫(yī)學應用[A];中國化學會第30屆學術年會摘要集-第四分會：生物分析和生物傳感[C];2016年

8 莊洪軍;李敏;;一種基于SERS技術檢測鋅離子的新方法[A];中國化學會第30屆學術年會摘要集-第三分會：納米傳感新原理新方法[C];2016年

9 趙冰;賈慧穎;王延飛;;新型SERS基底的制備與功能化半導體納米粒子的SERS研究[A];第十三屆全國光散射學術會議論文摘要集[C];2005年

10 孫獻文;朱紀春;張振龍;韓俊鶴;魏凌;莫育俊;;激光刻蝕銀膠的制備及其SERS應用[A];第十二屆全國光散射學術會議論文摘要集[C];2003年

相關重要報紙文章 前3條

1 本報記者 孫萌萌;“科學的光環(huán)無法刻意‘打造’”[N];人民政協(xié)報;2017年

2 記者 劉肖勇;半導體表面增強拉曼散射基底研究取得進展[N];廣東科技報;2019年

3 記者 吳吉 通訊員 段文迪 孫銘澤;哈工大(深圳)本科生論文上頂級期刊[N];深圳商報;2019年

相關博士學位論文 前10條

1 孫成彬;仿生基底在SERS檢測及藥物靶向釋放過程中的應用[D];吉林大學;2019年

2 鄧榮;多功能納米粒子在癌癥的SERS檢測和精準治療中的應用[D];吉林大學;2019年

3 鄒玉秀;石墨納米囊在SERS定量分析和生物醫(yī)學中的應用[D];湖南大學;2018年

4 郭紅燕;多功能磁性/貴金屬復合SERS基底的制備及應用研究[D];中國科學技術大學;2018年

5 楊琳;典型癌癥標志物的SERS免疫分析及光熱免疫分析新方法[D];西南大學;2018年

6 王俊峰;金/銀殼磁珠及其復合基底的可控制備與SERS檢測關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2016年

7 伍磊;基于表面增強拉曼光譜（SERS）的多元蛋白檢測芯片技術基礎研究[D];東南大學;2017年

8 李洪吉;復合型銀基SERS印跡探針的制備及其選擇性檢測環(huán)境水體中有機污染物的行為研究[D];江蘇大學;2018年

9 汪崇文;高性能磁性SERS基底的制備及應用研究[D];北京工業(yè)大學;2018年

10 朱雙美;貴金屬微/納結構SERS基底構筑及性能研究[D];鄭州大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉毅;新型光敏材料的開發(fā)及其在硝基芳香類爆炸物傳感中的應用與研究[D];西南科技大學;2019年

2 馬驍瑋;磁性金屬有機骨架基復合物的構筑及其在納米酶-SERS催化監(jiān)測體系中的應用[D];吉林大學;2019年

3 李倩文;基于氧化銦半導體納米粒子的表面增強光譜學研究[D];吉林大學;2019年

4 劉思穎;均勻性界面輔助自組裝優(yōu)化3D SERS基底的制備和應用[D];福建農林大學;2019年

5 張娜;基于納米金生物傳感探針的金屬離子及生物活性分子的SERS分析方法研究[D];青島科技大學;2019年

6 賴華圣;多功能SERS基底的制備及其在幾種環(huán)境污染物檢測中的應用[D];江西師范大學;2019年

7 王永會;磁基金復合微球的表面結構調控及其SERS性能研究[D];河南大學;2019年

8 張鍇軒;等離子激元催化反應的SERS原位監(jiān)測及條件優(yōu)化[D];河南大學;2019年

9 趙小雷;突變蛋白導向構筑三維等離激元石墨烯凝膠用于細胞SERS成像[D];安徽大學;2019年

10 SAIN BUX JAMALI;金銀納米粒子的合成、組裝及其在表面增強拉曼光譜的應用[D];廈門大學;2017年

本文編號：2711355