【摘要】：目的(1)層層組裝技術合成血紅蛋白(hemoglobin,Hb)微囊,研究其電化學性質,并探討其攜氧能力。(2)構建聚多巴胺(polydopamine,PDA)包裹Hb微球的PDA-Hb微囊,研究其結合釋放氧氣的能力。(3)制備雙凹型Hb微囊,研究其形態(tài)特征及電化學性能,并通過電化學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,應用LBL技術合成(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,通過調節(jié)共沉淀過程中Hb的濃度來獲得較高的包封率。通過納米自組裝技術,用PDA包裹Hb微球,合成PDA-Hb微囊。(3)通過在共沉淀的過程中引入葡聚糖調節(jié)Hb-Ca(OH)_2微粒的形態(tài),合成雙凹盤狀Hb-Ca(OH)_2微囊。(4)運用掃描電子顯微鏡(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)等手段對功能界面的形貌進行表征;通過傅里葉變換紅外光譜(fourier transform-infrared,FT-IR)對基于血紅蛋白氧載體(hemoglobin based oxygen carriers,HBOCs)的化學結構進行表征。使用紫外可見光譜(ultraviolet visible,UV-vis)研究氧載體中Hb的結合和釋放氧的能力。采用循環(huán)伏安法(cyclic Voltammetry,CV)、差分脈沖伏安法(differential Pulse Voltammetry,DPV)、時間電流法等電化學方法研究HBOCs結合和釋放氧的能力。運用溶血實驗和細胞毒性實驗等方法研究合成的HBOCs的生物安全性。結果(1)通過CLSM圖證實(Hb/GA)_4微囊表面含有Hb。通過比較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微囊在進入無氧環(huán)境后,后者完全釋放的時間較長且電流最大值比前者大。(Hb/GA)_4微囊的溶血率遠低于公認的閾值5%。(2)EDS分析結果表明得到的Hb微球中MnCO_3模板已經(jīng)完全溶解;通過比較發(fā)現(xiàn),Hb濃度為5 mg/mL時,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光譜表明封裝過程不會影響PDA-Hb微囊中Hb的化學結構;利用UV-vis光譜和電化學方法來證明PDA-Hb微囊能夠可逆地結合和釋放氧氣。PDA-Hb微囊的溶血率在1%以內,且對人體腎臟細胞(human embryonic kidney 293T,HEK293T)沒有產(chǎn)生明顯的細胞毒性。(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Hb-Ca(OH)_2微囊中Hb的化學結構無明顯影響;XRD結果說明Hb在微囊中的共沉淀降低了Hb-Ca(OH)_2微囊的結晶度;電化學實驗,進一步證明了Hb-Ca(OH)_2微囊具有可逆的攜氧能力,且當環(huán)境溫度為37°C時,Hb-Ca(OH)_2微囊的氧結合/釋放能力相對較好。結論(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,提供技術支持。(2)相比于LBL技術,PDA膜能夠一次成型,操作簡便且生物安全性高。合成的PDA-Hb微膠囊具有良好的穩(wěn)定性,對血液成分和細胞活性均無不良影響,有望應用于氧載體和其他生物醫(yī)學領域。(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合和釋放氧氣的能力,該研究有助于推進HBOCs的發(fā)展。
【學位授予單位】：南通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R943
【圖文】：

圖 1-6 陽性對照，陰性對照和不同濃度的組的溶血率和實驗圖)4微囊的穩(wěn)定性(Hb/GA)4微囊存儲在 4 °C pH 7.4 PBS 中 2 周后的響應電流響應值沒有明顯減小，維持在原先電流值的 91%囊在4 °C pH 7.4 PBS中存儲，通過光譜分析測量上清液b/GA)4微囊的穩(wěn)定性。一個月后，未觀察到上清液中結果表明，(Hb/GA)4微囊可以在較長的時間內保持其并表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。MnCO3模板和共價LBL技術合成了(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。過在 488 nm 處激發(fā)的 CLSM 圖像進一步證實在 MnCO3模板內含有

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本文編號：2746027