螺旋型抗菌肽的疏水性对抗细菌与抗真菌活性的影响比较

α-螺旋型多肽HPRP-A1由15个氨基酸残基组成,来源于幽门螺杆菌核糖体蛋白L1的N端.本研究以HPRP-A1为模板,在其非极性面中心通过单个氨基酸定点取代的方法,形成一系列疏水性不同的多肽类似物,系统地研究疏水性对α-螺旋型多肽生物活性的影响.结果显示,多肽疏水性及所带净电荷对多肽生物活性起着重要的作用;HPRP-A1及疏水性相对较高的多肽类似物具有较好的广谱抗菌活性（包括革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及真菌）,但也有相对较高的溶血活性;多肽的疏水性与所带净电荷的变化对多肽抗细菌活性与抗真菌活性所产生的影响有着相似的变化趋势和程度.这意味着多肽与细菌的作用机制和多肽与真菌的作用机制存在一定的相关性.多肽对细菌和真菌的抗菌活性存在特异性,为设计出具有临床应用前景的抗菌肽药物奠定了基础.     

抗菌肽SAMP1及其类似肽的构效关系

以人工合成抗菌肽1(Synthetic antimicrobial peptide 1, SAMP1)为研究模板, 采用氨基酸序列重排、 不同的带正电荷氨基酸残基和疏水性氨基酸残基取代等方法, 设计合成了8条SAMP1类似肽. 利用生物信息学软件预测了SAMP1及其类似肽的理化性质; 采用圆二色光谱(CD)技术测定其在不同环境下二级结构的变化; 采用噻唑蓝(MTT)法测定其抗菌活性; 通过红细胞溶血实验评估了这些多肽的溶血性. 结果表明, 大部分类似肽具有较低的溶血毒性和较高的广谱抗菌活性. CD光谱分析结果显示, 大部分类似肽二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主, 在体积分数为50%的2,2,2-三氟乙醇(TFE)溶液中, α螺旋结构比例增加. 与母肽SAMP1相比, 经序列重排后得到的SAMP1-A1, SAMP1-A2和SAMP1-A3的抗菌活性变化不大, 但序列中正电荷氨基酸残基均匀分布的类似肽SAMP1-A2的溶血毒性增加. 用精氨酸(Arg)取代SAMP1序列中的赖氨酸(Lys)得到的类似肽SAMP1-A4的抗菌活性增强, 同时溶血毒性降低. 用疏水性较强的异亮氨酸(Ile)和缬氨酸(Val)取代SAMP1中的疏水性氨基酸残基, 得到的类似肽SAMP1-A5和SAMP1-A7的抗菌活性急剧降低; 用疏水性较弱的色氨酸(Trp)取代SAMP1中的疏水性氨基酸残基, 得到的类似肽SAMP1-A8的抗菌活性增强, 同时溶血毒性提高.     

蜂毒肽类似物的合成和生物活性研究

Melittin(GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ-NH₂)是蜂毒中含26个氨基酸残基的多肽,具有抗菌和溶血等生物活性,是典型的阳离子抗菌肽.本文设计合成了蜂毒肽C端15残基肽片段(GLPALISWIKRKRQQ-NH₂)及其类似物(15残基).研究了Melittin及这些合成肽的抗菌活性、溶血活性、疏水性及二级结构.结果表明,合成的类似物的溶血活性明显降低,抗菌活性基本保留,且与其疏水性相关.类似物中与碱性氨基酸簇(KRKR)距离较远的残基的疏水性对其抗菌活性有较大的贡献.多肽溶血与抗菌机理不同.类似物的抗菌活性和溶血活性与其二级结构(α-螺旋结构)没有明显的相关性.     

聚苯硫醚超疏水复合涂层的制备与性能

利用工业原料聚苯硫醚微粉和疏水性二氧化硅纳米粉末,采用喷涂法在瓷砖表面制备了疏水复合涂层.研究了热处理温度、组分配比对涂层表面形貌、粗糙度和接触角的影响,发现随着热处理温度升高,涂层表面粗糙度增大,随着疏水性二氧化硅含量的增加,由于表面聚集的疏水性二氧化硅增多,涂层疏水性增强,在热处理温度为280℃、疏水性二氧化硅与聚苯硫醚质量比为1∶1时,可获得超疏水涂层,涂层的接触角大于150°,滚落角小于4°,pH值为1～14的水溶液在其表面都具有很高的接触角.超疏水涂层具有良好的自清洁效果,并且经落沙法实验测定,超疏水涂层耐刮伤性能良好.     

两亲性香豆胶衍生物溶液中的缔合行为

以共价酯键方式将长链十二烷基与十六烷基引入羧甲基化香豆胶的大分子骨架上,制得了不同取代度的两亲性香豆胶衍生物(HmCmFG).采用稳态荧光法,通过探针芘的发射光谱与激发光谱研究了HmCmFG在NaCl溶液中的疏水缔合行为.结果表明:增加疏水烷基链长、提高烷基取代度或增大NaCl浓度均有利于疏水缔合作用的增强,使由芘激发谱中荧光响应值显著变化得出的临界缔合浓度降低.在一定HmCmFG浓度(cP)范围内,芘在疏水微区与水相中的浓度比值(cm/cw)与cnp成正比关系(n为幂指数),拟合计算的荧光响应曲线与实验结果相符合,得出芘的分配系数(KP)随疏水烷基取代度增加而增大.     

疏水改性聚丙烯酰胺对原油组分界面扩张流变性质的影响

利用悬挂滴方法研究了疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)对胜利采油厂高温高盐油藏采出原油中酸性活性组分和沥青质界面膜扩张流变性质的影响,考察了不同活性组分浓度条件下的界面扩张流变行为.实验结果表明:1750mg·L-1HMPAM能够在界面上形成网络结构,界面扩张模量数值高达100mN·m-1左右;油相中的酸性组分随着老化时间增加吸附到界面上,与HMPAM分子的疏水改性部分形成聚集结构,一方面通过快速的扩散交换过程大大降低扩张模量,另一方面通过与疏水改性部分的相互作用加强HMPAM分子间的缔合强度,增强网络结构的弹性.沥青质分子尺寸相对较大,分子间存在氢键等较强的相互作用,造成沥青质界面聚集体和HMPAM形成的网络结构共同决定界面膜性质,混合膜的扩张模量较单独HMPAM体系仅略有降低.     

氨基酸基聚合物在抗菌领域的研究进展

天然抗菌肽是一类短肽分子,广泛存在于生物界,可以通过非特异性机制抑制或杀死细菌或真菌。但是由于化学稳定性和药代动力学稳定性差而且生产成本高昂,限制了抗菌肽在临床上广泛的应用。采用氨基酸基聚合物作为抗菌肽的模拟物是一种有效且被广泛研究的替代策略。本文总结了一系列氨基酸基聚合物作为抗菌剂的研究工作,从特定的阳离子氨基酸残基(赖氨酸、精氨酸)的引入,到更具体的特征结构(如疏水性、二级结构、拓扑结构、自组装行为等)的影响,阐述了结构与抗菌性能的关系。优化后的聚合物能够保留肽的抗菌谱,同时具有低毒性以及优异的选择性。     

光谱法研究金属离子与肿瘤抑制蛋白p53的DNA结合结构域的相互作用

利用荧光滴定法研究了9种金属离子与序列特异性的DNA结合结构域(p53DBD)的结合反应,其结合能力依次为Fe3+＞Zn2+＞Cu2+＞Ca2+＞Mg2+＞Ba2+＞Mn2+＞Ni2+＞Co2+.圆二色谱研究结果表明,Ba2+, Ca2+, Co2+, Mn2+及Ni2+并未引起蛋白二级结构变化; Zn2+, Mg2+及Fe3+诱导蛋白结构细微调整;而Cu2+结合导致蛋白螺旋结构大量丢失.ANS结合研究结果表明, Mg2+与Zn2+相似,诱导p53DBD蛋白表面疏水性增强,而Fe3+引起p53DBD蛋白表面疏水性降低.因此,Mg2+和Fe3+可能是影响或调节p53活性的潜在因子之一.     

具有除草活性的吡唑啉并四嗪酮衍生物的设计、合成与定量构效关系的研究

设计合成了一系列未见文献报道的4-乙氧羰基-1,7-二氢-1-取代苯基-5-(未)取代吡唑啉[5,1-d][1,2,3,5]四嗪-7-酮衍生物, 其结构均经过¹H NMR、IR和元素分析表征. 生测结果显示, 与已报道的化合物相比, 它们表现出较好的除草活性. 定量的结构与活性关系研究表明, 它们的除草活性与取代基的立体效应参数和疏水性参数呈现很好的相关性, 相关系数r大于0.8. 当作用对象为油菜时, 化合物的活性可能主要与取代基R¹的摩尔分子折射和取代基R²的疏水性参数有关. 当取代基R¹的摩尔分子折射参数为1.452时, 相应化合物可能具有对油菜最高的除草活性; 当作用对象为稗草时, 化合物的活性主要与取代基R²疏水性参数和Taft (Es)参数有关.     

量子点标记壳聚糖衍生物自聚集纳米胶束的制备与表征

以EDC为偶联剂,将胆酸接枝到赖氨酸改性的壳聚糖主链的氨基上,得到一系列胆酸取代度相同(4.2%)而赖氨酸取代度不同(2.3%,4.4%,9.6%)的双亲性壳聚糖衍生物(CA-LysCS),利用FT-IR,1H NMR对其结构进行表征.CA-LysCS在水相中自组装形成自聚集体.以芘为荧光探针对其自聚集行为进行了研究,结果显示制得的自聚集体具有较之小分子表面活性剂较低的CAC(1.1×10-2～5.3×10-2 mg/mL),表明自聚集体可在水相中形成稳定的胶束.且随着赖氨酸取代度的增加,CAC值随之增大.以激光粒度仪对自聚集体水相中的粒径分布进行了研究,发现其平均粒径随着赖氨酸取代度的增大有所增加(164.6～414.3 nm).以三辛基氧化膦(TOPO)为包裹剂,制备了油溶性硫化镉(CdSe)绿色量子点.用制备的自聚集体对量子点进行了包裹,TEM照片显示量子点位于自聚集体的疏水化核内.以荧光分光光度计对量子点的荧光特性进行了研究,发现包裹后量子点的荧光强度有所减弱.     

疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂的相互作用

制备了一种脂肪酸酯双磺酸盐型双子表面活性剂, 利用粘度法、界面张力法和原子力显微镜研究了疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂在溶液中的相互作用. 实验结果表明: 疏水缔合聚丙烯酰胺在溶液中能够通过自组装形成疏水微区并发展成网络结构, 疏水微区与表面活性剂在溶液中能形成混合胶束; 当一定量的表面活性剂加入时, 对疏水缔合聚丙烯酰胺的自组装起促进作用, 而过多双子表面活性剂的加入又会对聚合物分子的自组装起抑制作用, 从而显著影响疏水缔合聚丙烯酰胺的溶液性质, 随着表面活性剂浓度的增加, 聚合物溶液粘度先增加、再降低; 同时, 疏水缔合聚丙烯酰胺对双子表面活性剂的界面性能也有较大影响, 聚合物的加入使双子表面活性剂降低油/水界面张力的能力下降, 油/水界面张力达到平衡所需时间延长.     

新型黄烷酮类衍生物的合成、杀菌活性及定量构效关系研究

设计合成了14个含不同性质取代基的黄烷酮类化合物,并采用核磁共振氢波谱、质谱和元素分析对所有化合物的结构进行了表征.在系统测定化合物对水稻稻瘟病抑制活性的IC₅₀值的基础上,采用Hansch-Fujita方法和CoMFA方法对其定量结构活性关系进行了系统研究,结果发现,化合物的疏水性质、极化效应以及最高空轨道能级对杀菌活性有重要影响,化合物的疏水参数越小,分子越容易极化,则化合物的杀菌活性越高.此外,最高空轨道能级越低,化合物越容易接受电子,其杀菌活性也相应提高.通过考察∑π、clgP以及lgK与化合物杀菌活性的相关性,发现lgK能较好地反映该类化合物的疏水效应.三维定量构效关系研究表明,B环2,3,4位上含有较大体积的取代基,而6位含较小体积的取代基,有利于提高其杀菌活性.     

支化侧链偶氮无规共聚物中空和类囊泡聚集体研究

研究了支化侧链型偶氮无规共聚物(PMAPB6P-AA)在THF/H2O混合溶液中的自组装行为.研究发现,通过缓慢增加体系的水含量,可以制备出具有中空结构的非球形聚集体.调节聚合物的初始浓度,可以得到不同粒径的聚集体.聚集体中偶氮生色团的光致异构化速率与异构化程度随聚合物初始浓度的增大而减小.在此基础上,采用更加缓慢的增加水含量的方法,使聚合物分子进行充分的疏水聚集与H-聚集,制备出类囊泡状聚集体.在紫外光照射条件下,观察到类囊泡聚集体发生了光致解聚集.     

ABC三嵌段共聚物胶束从多间隔结构到多核结构转变的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了疏水-亲水-疏水(H-P-H)型ABC三嵌段共聚物在B嵌段的选择性溶剂中的自组装行为. 模拟结果表明, 通过调节A嵌段和C嵌段的疏水性和二者之间的不相容性, 体系中可以形成多种形貌各异的胶束. 根据胶束中疏水核结构的特点, 这些胶束大体上可以被分为多核型胶束和多间隔型胶束两种类型. 通过增强疏水嵌段的疏水性或降低A嵌段和C嵌段间的不相容性, H-P-H型ABC三嵌段共聚物胶束能够发生从多核型胶束向多间隔型胶束的转变. 进一步分析胶束中聚合物的链构象等微观结构信息发现, A嵌段和C嵌段间的排斥作用和疏水作用之间存在竞争关系, 而这种竞争关系是影响体系中形成多核型胶束还是多间隔型胶束的决定性因素.     

大豆Em(LEA1)蛋白保守结构域的结构和聚集特性

采用圆二色谱(CD)和核磁共振波谱(NMR)方法研究了大豆Em(LEA1)蛋白保守基序Em-C和Em-2M多肽在不同环境中的结构及聚集行为.研究表明,在水和DMPG溶液中,两种多肽主要以无规结构形式存在.在50％ TFE溶液中,Em-C多肽折叠结构增加,含疏水残基的部分区域可能形成α-螺旋结构,且分子以二聚体形式存在;而Em-2M则以单体形式存在,且有序结构较少.以上结果表明,环境变化可能导致两种多肽的空间结构和聚集行为改变,这有助于理解Em蛋白在不同环境中的结构特点,及其重要区域在全长蛋白中所起的作用.     

蜂毒肽及其类似物的抗菌活性、溶血活性及与磷脂膜的作用

用CD谱测定了蜂毒肽及其类似物在Tris缓冲液、含2mol/LNaCl的Tris缓冲液和质量分数为10%的六氟异丙醇(HFIP)水溶液中的二级结构.结果表明,蜂毒肽及其类似物在Tris缓冲液中无确定的二级结构.在含2mol/LNaCl的Tris缓冲液中的α-螺旋结构的含量大大增加,表明其形成聚集体.未发现聚集与抗菌活性或溶血活性之间有相关性.在10%HFIP溶液(模拟生物膜环境)中的α-螺旋结构的含量大大增加,表明这些多肽具有内在形成α-螺旋结构的倾向.比较二级结构与抗菌和溶血活性发现,细菌细胞膜促进α-螺旋结构形成的环境比红血球细胞膜和HFIP水溶液强得多,而红血球细胞膜和HFIP水溶液的环境类似.     

盐对刷型两亲聚合物聚集行为的调控作用

两亲聚合物奇异的功能特性源于分子独特的骨架结构和在溶液中的自组装聚集行为. 本文向以2-丙烯酰胺基-十二烷基磺酸(AMC₁₂S)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)进行无规共聚所制备的AMPS-AMC₁₂S刷型两亲聚合物溶液体系中引入不同用量的NaCl, 采用稳态荧光、动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)系统考察NaCl 对聚合物聚集行为的调控作用. 研究发现, 聚合物结构中疏水侧链含量越低, NaCl 对聚集行为的调控作用越强; NaCl浓度增加会明显降低聚合物的临界聚集浓度; 与此同时, 聚合物分子链自组装由分子间的聚集方式向分子内的聚集方式转变, 形成的聚集形态由大型多分子聚集体变化为尺寸数百分之一的单聚体.     

蠕虫状聚离子复合型胶束的合成、组装和胶体稳定性

采用开环聚合方法制备了嵌段共聚物聚乙二醇-聚乙烯亚胺(PEG-b-PEI), 通过静电组装方法使其与质粒DNA(pDNA)在溶液中自发构筑成蠕虫状聚离子复合型胶束(PICmicelle), 利用原子力显微镜、 动态光散射、 Zeta电势和凝胶电泳等方法研究了血液或细胞间质中各种因素对胶束稳定性的影响. 结果表明, 在蠕虫状聚离子复合型胶束中, PEI和pDNA通过静电吸引构成疏水性内核, 而亲水性的PEG分子作为保护型外壳包裹在内核的表面. 在保持PEG链段长度不变的前提下, 增加PEI链段长度可明显增强PEI与pDNA的静电结合力, 有效地防止了NaCl对胶体结构的破坏, 而且有助于抑制阴离子的取代. 但增加PEI链段长度会导致胶束表面PEG分子含量的降低, 不利于胶束抵抗蛋白质的吸附和DNA酶的降解. 因此合理地调整PEG-b-PEI分子的结构, 对于获得高效、 安全和稳定的蠕虫状聚离子胶束具有重要意义.     

纳米SiO2与阳离子表面活性剂的相互作用及其诱导的正辛烷-水乳状液的双重相转变

研究了3种不同结构的水溶性阳离子表面活性剂对纳米二氧化硅颗粒的原位表面活性化作用, 它们分别是单头单尾的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、单头双尾的双十二烷基二甲基溴化铵(di-C12DMAB)和双头双尾的Gemini型阳离子三亚甲基-二(十四酰氧乙基溴化铵)(II-14-3), 并通过测定Zeta电位、吸附等温线及接触角等参数对相关机理进行了阐述. 结果表明, 阳离子表面活性剂吸附到颗粒/水界面形成以疏水基朝向水的单分子层, 从而增强了颗粒表面的疏水性是原位表面活性化的基础. 通过吸附CTAB和II-14-3, 颗粒的疏水性适当增强, 能吸附到正辛烷/水界面稳定O/W(1)型乳状液; 而通过吸附di-C12DMAB所形成的单分子层更加致密, 颗粒的疏水性进一步增强, 进而使乳状液从O/W(1)型转变为W/O型; 当表面活性剂浓度较高时, 由于链-链相互作用, 表面活性剂分子将在颗粒/水界面形成双层吸附, 使颗粒表面变得亲水而失去活性, 但此时体系中游离表面活性剂的浓度已增加到足以单独稳定O/W(2)型乳状液的程度. 因此当采用纳米二氧化硅和di-C12DMAB的混合物作乳化剂时, 通过增加di-C12DMAB的浓度即可诱导乳状液发生O/W(1)→W/O→O/W(2)双重相转变.     

侧链型偶氮聚电解质自组装和膜结构研究

研究了4种侧链型偶氮聚电解质的自组装过程及其对自组装膜结构的影响.用聚电解质上的偶氮基团作为“探针”,研究了自组装过程中出现的生色团取向、解吸附和非线性增长等现象.这些侧链型偶氮聚电解质均具有较好的自组装性,但其自组装行为有很大差异.在不同的pH条件下,聚电解质的电离程度不同,导致吸附过程和自组装膜结构亦明显不同.自组装膜的增长和结构取决于体系中吸附和解吸的平衡.偶氮生色团端基的亲水或疏水性对自组装膜的增长有明显的影响.偶氮聚电解质自组装过程不同阶段出现的非线性增长现象,分别反映了基底、溶液性质和聚电解质结构等因素的影响.