位点特异、拓扑结构明确的蛋白质-聚氨基酸偶联物的简洁合成

发展位点特异且具有明确拓扑结构的蛋白质-高分子偶联物是高分子和化学生物学领域共同面对的挑战之一.在聚合物末端精确引入一个或多个具有特殊反应活性的生物正交官能团是实现"位点特异"生物偶联的关键前提.这一过程通常比较低效、需要多步骤的官能团转化、聚合后修饰以及保护脱保护,费时且繁琐.最近,通过在聚合过程中原位生成官能团,以一锅-两步的过程得到可直接用于蛋白质偶联的异遥爪聚合物,从而实现了多种不同拓扑结构的蛋白质-聚氨基酸偶联物的快速构筑.这一简洁的合成路线实现了以前尚未获得的头-尾相接的环状偶联物的制备,使这些偶联物表现出了很强的体外酶稳定性以及热稳定性.该工作是蛋白质-高分子偶联化学的一次创新的尝试;同时,利用该方法所制备的偶联物在蛋白质药物领域具有广阔的应用前景.     

生物素化高分子涂层的制备与评价

制备了一种能固载目标蛋白质, 却没有非特异性蛋白质吸附的高分子涂层. 该涂层是可生物降解的油水两亲性的三嵌段聚合物, 即生物素偶联的聚乙二醇-聚丙交酯-聚赖氨酸共聚物. 将高分子溶解于N,N-二甲基甲酰胺中, 并涂布在预先包被了聚赖氨酸的脱脂玻片基质上, 形成高分子涂层, 在其表面包被一层由明胶和聚N-乙烯基吡咯烷酮组成的封闭剂. 使用酶标免疫分析法, 对高分子涂层表面的生物活性进行评价. 依次将辣根过氧化物酶标记的链亲和素和生物素偶联的小鼠球蛋白抗原和碱性磷酸酯酶标记的马抗小鼠抗体固载在高分子涂层表面上, 通过标记酶与底物作用生色. 分析结果表明, 经过封闭以后, 生物素化的高分子涂层表面能够排斥非特异性的蛋白质; 同时特异性蛋白质之间(如生物素和链亲和素之间、抗原和抗体之间)的相互作用依然保留, 并且固定在表面的蛋白质依然保留其生物活性. 因此生物素化的聚乙二醇-聚丙交酯-聚赖氨酸三嵌段高分子可以作为生物活性材料, 用于蛋白质固载和蛋白质分离及分析.     

聚氨基酸在材料科学及生物医药中的二级结构效应

聚氨基酸不仅具有优异的生物相容性和生物可降解性,其类似于蛋白质的二级结构(α-螺旋、β-折叠、无规卷曲)及二级结构的响应性转变赋予了聚氨基酸不同于常规聚合物的特殊功能,在材料及生物医药领域具有重要应用。本文简要概述了本课题组近年来围绕聚氨基酸二级结构在聚合物防污涂层、纳米颗粒-细胞膜相互作用以及蛋白质改性研究中的新进展,并对聚氨基酸二级结构未来的发展方向进行了简要的展望。     

蛋白质高分子结合体

蛋白质高分子结合体是蛋白质与高分子化合物以特定位置或方式结合的产物。其中,蛋白质(包括酶和多肽)分子中氨基酸残基上的氨基、巯基和羧基是常用的结合位点。本文主要对蛋白质高分子结合体的制备方法进行了综述。聚乙二醇是合成高分子中能够有效改善蛋白质性能的修饰剂,而多糖则是用于制备蛋白质高分子结合体较成功的天然高分子化合物。“点击化学”、活性聚合技术等技术已经被成功应用于蛋白质高分子结合体的制备。某些具有特异结合功能基团的化合物(如金属卟啉、生物素等)与高分子共价结合后也可制备蛋白质高分子结合体。在研究蛋白质高分子结合体制备方法的基础上,近年来开始了这类大分子的自组装行为研究,尤其是对巨型双亲性分子自组装行为的研究,这为设计和构筑先进功能材料提供了新的思路。与高分子化合物的结合是改善蛋白质性能和拓宽蛋白质应用范围的重要技术之一。蛋白质高分子结合体不但可用于生物医药领域,而且在纳米技术和材料科学等领域具有潜在的优势。     

聚氨基酸专辑 前言

<正>生物医用高分子材料是高分子科学与生命科学、材料科学、生物医学工程等高度交叉的学科领域,与疾病诊断和治疗等人类健康生活等方面息息相关,是国家重要战略方向之一.在众多的生物医用高分子材料中,基于天然α-氨基酸的聚氨基酸高分子材料以其独特的结构与物理化学性质等优势备受材料学家青睐.     

具有模拟SOD功能的大分子

生命活动中用于维持生物体内超氧阴离子自由基动态平衡的超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)是一类金属酶,属于典型的生物大分子金属络合物,因其在生命活动中所起的重要作用而备受关注。目前,有关SOD的模拟已从小分子化合物的模拟,走向大分子环境与活性中心相结合的系统模拟。本文从高分子化合物角度对模拟SOD的研究进展作一综述,以期为设计并开发具有生物相容且高活性的新型高分子抗氧化剂提供新思路。天然大分子有蛋白质与多肽、多糖、分子聚集体,目前所采用的蛋白质(多肽)是性能稳定的天然蛋白质或通过基因重组技术生物合成的蛋白质或多肽,所采用的多糖类物质主要有右旋糖酐、羧甲基纤维素、壳聚糖等。小分子活性化合物(如金属卟啉、新型肟类为配体的同核与异核复合物、salen型金属配合物等)通过与这些天然大分子结合,在提高活性的同时也改善了其稳定性。将活性小分子物质与分子聚集体(如胶束、脂质体)结合制得的SOD模拟物可以模拟天然SOD在体内的环境,提高抗氧化活性和体内循环时间。合成高分子模拟SOD的工作主要集中于高分子接枝金属配合物的研究,其中典型的合成高分子有聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、聚L-赖氨酸、聚(苯乙烯-马来酸酐)、聚(环己烷-1,4-丙酮二亚甲基缩酮)、氯化聚苯乙烯树脂、聚乳酸和一些嵌段共聚物,其抗氧化活性与金属配体有关,是一类潜在的抗癌药物。     

聚(L-谷氨酸γ-苄酯)-聚四氢呋喃-聚(L-谷氨酸γ-苄酯)三嵌段共聚物的合成与表征

聚氨基酸是一类低毒性、生物相容性良好、易被机体吸收和代谢的可降解合成高分子材料，在药物控释载体、组织工程支架、生物材料表面改性方面得到了广泛应用．但其降解周期及降解速度通常难以控制，应用受到一定限制．通过共聚方法将生物相容和亲水性良好的聚乙二醇（PEG）引入聚氨基酸链段中形成两亲性嵌段共聚物旧，研究其自组装行为，及作为基因转染和药物控释载体等已成为高分子科学领域新的研究热点．     

氨基酸环内酸酐开环聚合制备多肽聚合物及其应用进展

氨基酸类聚合物具有良好的生物相容性及可降解性,逐渐成为重要的生物医药材料.通过氨基酸环内酸酐(NCA)开环聚合可以得到聚氨基酸,或者氨基酸与非氨基酸共聚物.该方法具有简便、高效及产率高等优点,且聚合物分子量及分子量分布可控.本文归纳总结了NCA开环聚合的原理,NCA单体和多肽聚合物的合成方法,聚氨基酸在水凝胶、多肽膜、多肽粘结剂、抗菌肽及自组装等领域的应用,利用聚乙二醇、聚酯、硅氧烷和壳聚糖等修饰聚氨基酸的进展,并展望了该领域未来发展方向.     

可降解乳酸共聚物

聚乳酸(PLA)具有优良的生物相容性和可降解性,在许多领域特别是作为医用材料方面备受关注,得到了广泛的应用.然而乳酸均聚物由于结构与性能单一,应用受到很大局限.通过与不同的羟基酸、氨基酸或聚合物如聚乙二醇等进行共聚可以明显改善其强度、韧性、亲水性与降解性等物化性能,并且在改变聚合单元组成的同时也可通过改变共聚物的空间结构,得到线性、梳形、星形或交联以及带有反应性官能团的共聚物,极大地拓宽了乳酸基可降解高分子材料的应用范围.本文着重对乳酸共聚物的组成、结构及其开发应用方面的最新研究进展进行了较为详细的阐述.     

基于Diels-Alder生物正交反应的蛋白质快速位点特异性标记方法

蛋白质的位点特异性修饰近年来取得了重要进展. 本文对该领域新近发展的利用高张力烯烃或炔烃与四嗪类化合物的Diels-Alder生物正交反应, 通过基因编码的方式在蛋白质中位点特异性地插入其中一个组分, 从而实现蛋白质的快速荧光标记进行了介绍.     

2,2,6,6-四甲基-4-氧-哌啶氮氧自由基的阻聚及其同醌类化合物的协同效应

<正> 2,2,6,6-四甲基-4-氧哌啶氮氧自由基(TMPO)是六十年代后合成的一个新稳定自由基.这一物质可作类脂物的抗氧化剂,高分子材料的老化剂,它还被用作类脂、核酸、蛋白质、生物膜等生物高分子的新型自旋标记物,这已有专论叙述.另外TMPO对烯烃还有阻聚性质,如对丙烯酸类、苯乙烯.文献曾报道TMPO对苯乙烯、甲基丙     

铽、钙的L-谷氨酸和L-苏氨酸三元配合物的研究

生物体内是多种生物分子共存的复杂环境,三元配合物广泛存在,并表现了许多重要生物功能.氨基酸是生物体内一类普遍存在的生物配体.游离氨基酸可形成多种具有生物功能的多元配合物.     

“活性”/可控自由基聚合反应制备聚合物-蛋白质/多肽生物结合物

将蛋白质或多肽连接到高分子链上,能够改善蛋白质/多肽的稳定性、生物相溶性和溶解性而赋予其优异的应用性能,所得聚合物-蛋白质/多肽生物结合物已经被广泛应用于药物载体、生物材料、纳米材料等领域。本文介绍借助"活性"/可控自由基聚合反应制备新型功能高分子材料的原理与方法,以及其合成聚合物-蛋白质/多肽生物结合物的国内外研究进展。     

新型甾体缀合物的设计合成及活性研究*

甾体化合物是一类生物体中广泛存在并起重要功能的生物分子。其特殊结构使这类化合物具有亲脂性,膜亲合性以及与低密度脂蛋白的特异性结合等性能。利用这些特性设计合成各种药物分子的甾体缀合物,可增加药物分子的脂溶性,提高跨膜渗透能力,在特定组织中的分布以及甾体缀合物自身具有独特的生物活性,对探索新型生物活性分子具有重要意义。本文介绍了近年来在设计合成新型甾体缀合物领域的研究进展,包括甾体药物缀合物、含磷甾体缀合物、作为离子通道和分子载体的缀合物及甾体二聚缀合物等。     

聚类卟啉金属配合物*

为模拟天然卟啉所具有的特殊生理活性,结构与性能各异的多种金属卟啉被合成并应用于许多领域。实际上,天然金属卟啉是在特定天然高分子-蛋白质营造的空穴中才能发挥其独特的性质,因此,类卟啉金属配合物的高分子化逐渐受到关注,并在载氧、催化、导电等领域取得重要成果。基于结合方式不同,高分子类卟啉金属配合物可分为高分子担载类卟啉金属配合物与聚类卟啉金属配合物。其中,后者以稳定的类卟啉环作为高分子链,不但使高分子骨架稳定,而且活性中心与类卟啉金属配合物之间有效间隔,同时活性中心相对密集,使其表现出较高的稳定性与活性。线形与平面型聚金属卟啉与金属酞菁表现出良好的导电性与催化活性;手性Salen席夫碱易于聚合得到线形或网状聚Salen希夫碱金属配合物,其表现出较强的催化活性、高ee值和可循环性。异双核聚类卟啉金属配合物也表现出较强的催化活化分子氧性能。     

糖聚肽高分子的合成、自组装及生物医学应用

糖聚肽高分子是一类由聚肽(也称聚氨基酸)和糖类化合物(包括单糖、寡糖和多糖)构成的生物可降解高分子.糖聚肽高分子具有与天然糖蛋白分子类似的化学组成,能够在一定程度上模拟天然糖蛋白的结构和性能,近年来引起了学术界的广泛研究兴趣.本文总结了糖聚肽高分子的合成方法及其在水溶液中的自组装行为,并着重评述了糖聚肽高分子在生物分子识别、靶向基因/药物传输和组织工程支架等生物医学领域中的应用.     

基于内酰胺开环聚合的氨基酸聚合新方法

聚氨基酸是天然氨基酸单体或其衍生物通过酰胺键连接而成的一类聚合物的统称.由于其具有优良的生物相容性、生物可降解性等优点,在生物医学等领域显示出广泛的应用前景.发展经济有效的氨基酸聚合方法一直是高分子化学研究中的重要课题.比如,ε-聚赖氨酸侧链存在有大量氨基,它与微生物作用可以破坏细胞膜,具有非常卓越的抗菌性能,被广泛用作化妆品添加剂、食品防腐剂等.然而,因缺乏合适的聚合方法,直到21世纪初人们仍主要依赖于发酵法获得低分子量(Mn4000)的ε-聚赖氨酸.为了能将廉价可再生的赖氨酸转化为高附加值的ε-聚赖氨酸,近年来我们课题组提出了利用氨基酸的成环形成内酰胺单体,再通过内酰胺开环聚合制备聚氨基酸的方法,并成功地通过这种开环聚合方法合成了原先主要依赖于发酵法才能制备的ε-聚赖氨酸,具有重要的工业价值.与传统的α-氨基酸的N-羧基内酸酐(NCA)开环聚合法相比,基于内酰胺的氨基酸聚合新方法具有诸多优点:内酰胺单体的合成简单,无需使用光气或其衍生物;内酰胺单体稳定性好,其分离纯化及储存都非常容易;可以大规模的制备高分子量聚氨基酸;更为重要的是,利用内酰胺开环聚合可以制备γ-聚谷氨酸及ε-聚赖氨酸等通过NCA聚合无法获得的功能性聚氨基酸.我们相信,利用氨基酸的成环形成内酰胺,再通过内酰胺开环聚合制备聚氨基酸的方法代表着未来氨基酸聚合发展的重要方向.     

化学-酶法合成多肽的研究进展

多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质, 它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物, 由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成. 多肽类药物具有安全、副作用小、用量小(以mg计)、功能多样、特异性强等特点, 在细胞生理和代谢功能的调节上及抗肿瘤等方面具有重要作用[1].     

表面等离子体共振免疫传感器在蛋白质检测中的应用及其研究进展

表面等离子体共振(SPR)技术是20世纪90年代发展起来的一种新型技术,应用SPR原理可检测生物传感芯片上配位体与分析物之间的相互作用情况,在生命科学、医疗检测、药物筛选、食品检测及环境监测等领域具有广泛的应用需求.SPR技术可与免疫传感器结合,利用抗原抗体的特异性反应可用于各种蛋白质抗原的检测.本文重点总结了SPR免疫传感器在食品及医疗领域蛋白质检测的应用,综述了近年来SPR免疫传感技术在这该领域的研究热点及进展.     

结肠靶向偶氮高分子的合成及其体外降解性能

以二环己基碳酰亚胺/N,N-二甲基氨基吡啶为偶联剂,将结肠前体药物5,5′-偶氮二水杨酸(奥沙拉秦)与生物相容的聚乙二醇缩聚,制备得到主链含偶氮键的聚乙二醇-奥沙拉秦(PEO-OLZ)缩聚物.研究表明,改变聚乙二醇链段的分子量,可以方便地调节偶氮缩聚合物的亲水性和生物降解性能.在动物盲肠液中所含的偶氮还原酶的作用下,PEO-OLZ缩聚物的偶氮键发生特异性降解,同时通过酯键的水解,释放出抗结肠炎药物5-氨基水杨酸.该类新型偶氮缩聚物可以作为结肠靶向聚合物前体药,亦可用作结肠定位控释的高分子载体.