生物医用高分子囊泡

高分子囊泡由于其独特的腔-膜-冠结构,在生物医用等领域具有重要应用前景.本专论从自组装新机理/新方法和新的生物医学应用两方面总结和评述了近期生物医用高分子囊泡领域的研究进展.前者包括构建高效包载生物大分子的囊泡的“酸诱导吸附”和“亲和强化吸引”原理、构建完全非对称冠囊泡的“胶束-囊泡转变法”、构建高级囊泡结构的“融合诱导粒子自组装”方法、可宏量制备囊泡的氨基酸环内酸酐开环聚合诱导自组装方法;后者主要介绍“以糖控糖”囊泡、治疗糖尿病溃疡囊泡、抗菌囊泡、抗癌囊泡、靶向治疗骨质疏松症囊泡和护肾血管造影囊泡.最后,对高分子囊泡的未来发展方向进行了展望.     

聚合物囊泡的制备及作为药物载体的研究进展

近年来,国内外对聚合物囊泡的应用研究十分活跃。聚合物囊泡是由密闭双分子层构成的、类似脂质体结构的一类高分子聚集体。与小分子聚集体相比,聚合物囊泡具有稳定性高、通透性可设计、同时负载亲水和疏水性药物以及可进一步功能化修饰等优点,使其在疾病诊断、药物包埋与输送、微反应器等生物医学领域具有广泛的应用。本文介绍了聚合物囊泡的制备方法及作为药物载体的最新研究进展。     

巨型囊泡的侧向相分离与出芽

用电形成法制备含三组分二油酰磷脂酰胆碱(DOPC)/二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)/胆固醇(Chol)的巨型囊泡, 以TR-DPPE为荧光染色剂, 在荧光显微镜下直接观察膜的侧向相分离与微区相凸起出芽的耦合. 发现囊泡膜内的相分离具有诱导期, 相分离速度很快, 形成的微相区在整个囊泡球面上均衡分布. 各微相区的出芽不是同时进行, 为逐个随机发生. 每次出芽的时间小于0.5 s. 分相与出芽的耦合使球面上的不同微区之间不会相互融合成更大的微区.     

纳米电极-膜片钳监测单个活囊泡连续释放

Carbon fiber nanoelectrode(tip diameter ca. 100nm)-patch clamp was firstly applied to realtime monitoring dopamine release from single living vesicles of single Rat pheochromocytoma (PC12) cells with highly temporal and spatial resolution. It is first demonstrated that there are continual vesicle releases of dopamine at the same site in the active release zone, which play a main role in the exocytosis.     

基于聚谷氨酸囊泡的抗菌水凝胶

通过开环聚合(ROP)合成了两亲嵌段共聚物聚己内酯-聚谷氨酸(PCL-b-PGA),并将其自组装成囊泡,然后利用聚谷氨酸的羧基原位沉积纳米银颗粒,得到了抗菌囊泡. 最后,将抗菌囊泡与普朗尼克F127基体混合,制备了抗菌水凝胶. 实验结果表明抗菌囊泡对典型革兰氏阴性菌如大肠杆菌和典型革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌的MIC90(抑制90%菌株生长的最低浓度)分别为10和20 μg mL?1. 平板菌落计数法表明抗菌水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC50(抑制50%菌株生长的最低浓度)为30 μg mL?1,MIC90为60 μg mL?1. 外敷法抗菌实验也证明了水凝胶具有优异的抗菌效果,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC50为7.5 μg mL?1,MBC(最小杀菌浓度)为30 μg mL?1.     

环糊精超分子体系囊泡的制备及其应用研究进展

环糊精(CD)是具有特殊的空腔、良好的稳定性并且可以区域选择性修饰的一类主体分子。近年来发现CD及其衍生物自组装形成的CD超分子体系——囊泡兼具囊泡和CD的生物模拟、分子识别和生物相容等优良特性。本文综述了CD及其衍生物囊泡的制备,同时还介绍了其在新型智能材料、药物输送和细胞模拟领域中的最新研究进展,并结合现阶段的研究状况,对该类囊泡体系的发展前景进行了展望。     

磷脂囊泡的研究与应用

从脂质体的发现历史开始,对脂质体的形貌和结构等各个方面的研究成果和方法,以及脂质体的制备、物理性质、应用等进行综合性介绍。     

杂臂星型嵌段共聚物在溶液中自组装形成囊泡结构的计算机模拟

利用耗散粒子动力学模拟方法, 研究了杂臂星型嵌段共聚物A_m(B_n)₂在溶液中自组装形成囊泡的行为. 主要分析了自组装过程、亲水分枝和疏水分枝的长度及分子构型对组装结构的影响. 结果表明, 杂臂星型聚合物在溶液中会自组装形成碟状胶束, 之后弯曲闭合形成囊泡. 当亲水部分的分枝较短时, 易于形成囊泡结构; 在可形成囊泡结构的条件下, 双分子层囊泡膜的厚度随分枝长度的增加而增加. 与构成相近的线型嵌段共聚物相比, 杂臂星型嵌段共聚物更易形成囊泡结构, 且形成的囊泡结构较薄.     

基于多重氢键的寡聚芳酰胺自组装囊泡

六重氢键的异互补寡聚芳酰胺双股分子链在自组装过程中表现出极高的顺序专一性. 本文借助扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和动态光散射（DLS）等实验手段,研究了氢键编码顺序为DADDAD-DADDAD的寡聚芳酰胺分子1及异互补分子2（ADAADA-ADAADA）存在下的自组装行为. 实验结果表明,分子1在四氢呋喃/甲醇（体积比为85/15）和单一溶剂丙酮中都能组装成大小均匀的囊泡结构,并且囊泡的尺寸随着溶液浓度的增加而增大;当加入异互补分子2后,囊泡则转变成实心球. 利用荧光显微镜,发现该囊泡能很好地包裹荧光分子（罗丹明B）,通过进一步分子结构修饰有可能实现药物包埋和缓释方面的应用.     

α,ω支化共聚物的自组织形态模拟

建立了适用于α,ω支化共聚物的自洽场理论. 通过数值求解自洽场方程, 模拟了H型、π型α,ω支化共聚物的自组织形态, 模拟结果与实验相一致. 研究了杂臂型α,ω支化共聚物的各种自组织形态及相分离程度与支链体积分率的关系, 讨论了支化点在微相间的密度分布.     

双亲嵌段共聚物自组装特性的计算机模拟

双亲嵌段共聚物在不同体系下会自组装成各种形貌的超分子聚集体,是目前人们研究的热点,并在工业领域得到了广泛应用。计算机模拟是研究其自组装特性机理及聚集体结构、动态性质的有效工具。本文对近年来嵌段共聚物自组装特性的热力学模型和动力学模拟的研究进展进行了综述,分析了其中存在的问题并进行了展望。     

多肽诱导的巨型脂质体出芽和泄露行为

细胞膜与膜蛋白之间的相互作用与生命中许多过程息息相关.以巨型脂质体(GUV)和多肽分别作为细胞膜和膜蛋白的简化模型,我们设计了四种仅包含亮氨酸(L)和赖氨酸(K)的多肽,即K₁₄、(KL₂KL₂K)₂、(KL₂KL₃)₂和K₆L₈,并对比研究了它们与中性和负电性脂质体的相互作用.电荷密度最高的K₁₄只是涂层在脂质体表面,不破其囊泡结构,但能够引起负电性脂质体发生微相分离,属建设性相互作用.能够形成两亲性α螺旋的(KL₂KL₂K)₂和(KL₂KL₃)₂则引起脂质体发生泄露和破裂,属破坏性作用.但二者引起泄露的速率在中性脂质体和负电性脂质体中的结果恰好相反,说明泄露分两步进行:表面吸附多肽达到一定浓度,继而对膜进行干扰.表面活性剂型多肽K₆L₈的氨基酸组成与(KL₂KL₂K)₂相同,但K₆L₈只是引起负电性脂质体发生泄露,造成中性脂质体发生外出芽.这些简单氨基酸造成的脂质体的复杂构象变化可以统一用静电和疏水相互作用在膜上的位置和强度来进行解释.这些结论对于深入理解膜蛋白的作用机理是有帮助的.     

线性ABC三嵌段共聚物在均聚物C中自组装的自洽平均场模拟

应用实空间的自洽平均场理论研究了线性ABC三嵌段共聚物在均聚物C中的自组装. 模拟结果表明, 共聚物在均聚物中形成的分散相主要为核壳结构. 通过降低A与C之间的相互作用, 可以使核壳结构的成核嵌段发生从嵌段A向嵌段B的转变, 并且在转变过程中观察到了多种过渡结构, 包括带有凸起表面的盘状结构和柱状结构以及相互缠绕的柱状结构. 另外, 降低嵌段共聚物中A嵌段在共混体系中的含量有利于形成以B为核的核壳结构.     

Self-assembly of linear triblock copolymers under cylindrical nanopore confinements

The self-assembly of linear ABC triblock copolymers under cylindrical confinements is investigated in two-dimensional space using the real-space self-consistent field theory. The effects of confinement degrees and preferential strengths on the triblock copolymer phase behaviors with special polymer parameters are first considered. On one hand, different confinement degrees cause different phase behaviors in nanopores with the neutral surfaces. Moreover, the strongly preferential surface fields can surpass the confinement degrees and volume fractions in determing the confined phase behaviors. On the other hand, in contrast, confined morphologies are more sensitive to the variations in the A-preferential surface field strength. Subsequently, the incompatibility degrees between different blocks are systematically varied under cylindrical nanopore confinements. Under cylindrical nanopore confinements, the morphologies are very sensitive to the variations in the incompatibility degrees. Meanwhile, nanopore confinements can affect order-disorder and order-order transition points in the bulk. The corresponding free, internal, and entropic energies as well as the order parameters are also quantificationally examined to deeply investigate the confined phase mechanisms, and a number of morphological transitions are confirmed to be of first-order. These findings may guide the design of novel nanostructures based on triblock copolymers by introducing confinements.     

Enlarged Stable Phase Region of Hybrid Lamella-sphere Phase Enabled by A1B1A2(B2)m Branched Tetrablock Copolymer

Hybrid nanostructures possess a great potential for application in advanced nanotechnologies due to the anisotropic properties from different nanophases. Our previous work demonstrated that a linear A₁B₁A₂B₂ tetrablock copolymer of symmetric overall volume fraction can self-assemble into a hybrid lamella-sphere(LS) structure by tuning the relative length of the two A-blocks through self-consistent field theory(SCFT), where the spherical and the lamella...     

胆固醇对卵磷脂囊泡稳定性的影响

采用透射电子显微镜研究了Gemini表面活性剂诱导卵磷脂囊泡结构改变的机理, 用Langmuir膜天平研究卵磷脂和胆固醇的不溶单分子混合膜在气-液界面的行为和混合膜分子间的相互作用, 并结合动态光散射技术和停留法探讨胆固醇对Gemini表面活性剂诱导卵磷脂囊泡结构改变的影响. 从电镜结果可以推测带正电荷的Gemini表面活性剂分子会嵌入到带负电荷的卵磷脂囊泡双分子层的外层, 囊泡的双分子层之间的相互吸引力使双分子层的厚度减少, 由于嵌入的表面活性剂分子在囊泡的双分子层中分布是不均匀的, 这种分布的不均匀性必然会导致双分子层厚度的不均匀, 从而使囊泡破裂. 混合膜的过剩面积和动力学结果表明, 胆固醇和卵磷脂是相互吸引的, 即胆固醇的加入使卵磷脂囊泡更不容易被表面活性剂破坏.     

高分子微泡体系中光解水的研究：（Ⅱ）聚卵磷脂微泡在光解水中的应用

本文研究以卵磷脂为单体形成的微泡体系,以Co~(60)辐照为聚合方式,通过超声波作用将联吡啶钌和EDTA,甲基紫精和铂溶胶等光解水的试剂置于微泡的不同区域,从而获得不同的光解水效果。     

高分子微泡的研究——Ⅰ.二烯丙基二(十二烷基)季铵盐的合成与聚合

本文合成了二烯丙基二(十二烷基)溴化铵(DADD),用超声波分散其水溶液而形成微泡。用γ射线、偶氮二异丁睛(AIBN)、过硫酸铵(APS)引发使微泡发生聚合,井对所得的微泡进行表征。实验结果证明:用γ射线引发能使微泡双分子膜发生全部聚合、而用AIBN,APS引发则只能发生部分聚合,聚合后,微泡的形状(态),渗透性行为、相转变温度等都未发生变化,但其稳定性却提高了,用断裂电镜证实了本文所合成的微泡是单室的双分子膜微泡。