【摘要】：目的(1)層層組裝技術(shù)合成血紅蛋白(hemoglobin,Hb)微囊,研究其電化學(xué)性質(zhì),并探討其攜氧能力。(2)構(gòu)建聚多巴胺(polydopamine,PDA)包裹Hb微球的PDA-Hb微囊,研究其結(jié)合釋放氧氣的能力。(3)制備雙凹型Hb微囊,研究其形態(tài)特征及電化學(xué)性能,并通過(guò)電化學(xué)手段研究其攜氧能力。方法(1)使用球形碳酸錳(manganese carbonate,MnCO_3)微粒作為空心微囊的模板,應(yīng)用LBL技術(shù)合成(Hb/GA)_4微囊。(2)選取MnCO_3作為模板,戊二醛(glutaraldehyde,GA)作為交聯(lián)劑,通過(guò)調(diào)節(jié)共沉淀過(guò)程中Hb的濃度來(lái)獲得較高的包封率。通過(guò)納米自組裝技術(shù),用PDA包裹Hb微球,合成PDA-Hb微囊。(3)通過(guò)在共沉淀的過(guò)程中引入葡聚糖調(diào)節(jié)Hb-Ca(OH)_2微粒的形態(tài),合成雙凹盤(pán)狀Hb-Ca(OH)_2微囊。(4)運(yùn)用掃描電子顯微鏡(scanning electron microscopy,SEM)、透射電子顯微鏡(transmission electron microscopy,TEM)、X-射線光電子光譜(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X-射線衍射分析(X-ray diffractions,XRD)、激光共聚焦掃描顯微鏡(confocal laser scanning microscopy,CLSM)和能譜儀(energy dispersive spectroscopy,EDS)等手段對(duì)功能界面的形貌進(jìn)行表征;通過(guò)傅里葉變換紅外光譜(fourier transform-infrared,FT-IR)對(duì)基于血紅蛋白氧載體(hemoglobin based oxygen carriers,HBOCs)的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。使用紫外可見(jiàn)光譜(ultraviolet visible,UV-vis)研究氧載體中Hb的結(jié)合和釋放氧的能力。采用循環(huán)伏安法(cyclic Voltammetry,CV)、差分脈沖伏安法(differential Pulse Voltammetry,DPV)、時(shí)間電流法等電化學(xué)方法研究HBOCs結(jié)合和釋放氧的能力。運(yùn)用溶血實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)等方法研究合成的HBOCs的生物安全性。結(jié)果(1)通過(guò)CLSM圖證實(shí)(Hb/GA)_4微囊表面含有Hb。通過(guò)比較1層到5層的(Hb/GA)n微囊的循環(huán)伏安圖發(fā)現(xiàn),4層電流值與5層基本上保持一致。含氧(Hb/GA)_1微囊和(Hb/GA)_4微囊在進(jìn)入無(wú)氧環(huán)境后,后者完全釋放的時(shí)間較長(zhǎng)且電流最大值比前者大。(Hb/GA)_4微囊的溶血率遠(yuǎn)低于公認(rèn)的閾值5%。(2)EDS分析結(jié)果表明得到的Hb微球中MnCO_3模板已經(jīng)完全溶解;通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),Hb濃度為5 mg/mL時(shí),包封率較高;PDA-Hb微囊的pH穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好;FT-IR光譜表明封裝過(guò)程不會(huì)影響PDA-Hb微囊中Hb的化學(xué)結(jié)構(gòu);利用UV-vis光譜和電化學(xué)方法來(lái)證明PDA-Hb微囊能夠可逆地結(jié)合和釋放氧氣。PDA-Hb微囊的溶血率在1%以?xún)?nèi),且對(duì)人體腎臟細(xì)胞(human embryonic kidney 293T,HEK293T)沒(méi)有產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒性。(3)XPS和CLSM顯微照片證明了Hb-Ca(OH)_2微囊中存在Hb;FT-IR光譜證明封裝工藝對(duì)Hb-Ca(OH)_2微囊中Hb的化學(xué)結(jié)構(gòu)無(wú)明顯影響;XRD結(jié)果說(shuō)明Hb在微囊中的共沉淀降低了Hb-Ca(OH)_2微囊的結(jié)晶度;電化學(xué)實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步證明了Hb-Ca(OH)_2微囊具有可逆的攜氧能力,且當(dāng)環(huán)境溫度為37°C時(shí),Hb-Ca(OH)_2微囊的氧結(jié)合/釋放能力相對(duì)較好。結(jié)論(1)(Hb/GA)_4微囊具有良好的血液相容性和穩(wěn)定性,能夠結(jié)合和釋放氧氣。這些研究能為后續(xù)的HBOCs研究奠定理論基礎(chǔ),提供技術(shù)支持。(2)相比于LBL技術(shù),PDA膜能夠一次成型,操作簡(jiǎn)便且生物安全性高。合成的PDA-Hb微膠囊具有良好的穩(wěn)定性,對(duì)血液成分和細(xì)胞活性均無(wú)不良影響,有望應(yīng)用于氧載體和其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。(3)Hb-Ca(OH)_2微囊形態(tài)和大小與RBCs相似,且具有較高的氧親和力和可逆地結(jié)合和釋放氧氣的能力,該研究有助于推進(jìn)HBOCs的發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：南通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R943
【圖文】：

圖 1-6 陽(yáng)性對(duì)照，陰性對(duì)照和不同濃度的組的溶血率和實(shí)驗(yàn)圖)4微囊的穩(wěn)定性(Hb/GA)4微囊存儲(chǔ)在 4 °C pH 7.4 PBS 中 2 周后的響應(yīng)電流響應(yīng)值沒(méi)有明顯減小，維持在原先電流值的 91%囊在4 °C pH 7.4 PBS中存儲(chǔ)，通過(guò)光譜分析測(cè)量上清液b/GA)4微囊的穩(wěn)定性。一個(gè)月后，未觀察到上清液中結(jié)果表明，(Hb/GA)4微囊可以在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持其并表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。MnCO3模板和共價(jià)LBL技術(shù)合成了(Hb/GA)4空心微囊

PDA-Hb微囊的合成示意圖

B) MnCO3, (C)MnCO3-Hb 微球, (D,E) Hb 微球的 SEM 圖。(F)含有和(G)不的 PDA-Hb 微囊 EDS 數(shù)據(jù)。(H, I) PDA-Hb 微囊的 SEM 圖。過(guò)在 488 nm 處激發(fā)的 CLSM 圖像進(jìn)一步證實(shí)在 MnCO3模板內(nèi)含有

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本文編號(hào)：2746027