肽类树状大分子的合成及其在药物传输系统中的应用

树状大分子是近年来蓬勃发展的一类新型高分子材料, 其表面存在大量的官能团, 分子内部存在空腔且分子尺寸可控, 因此, 树状大分子已被广泛应用于众多的领域. 肽类树状大分子是指在树状大分子结构中含有肽键的一类大分子, 因其具有类似蛋白质一样的球状结构, 且具有优异的水溶性、生物相容性、生物降解性和细胞低毒性等特点, 所以, 肽类树状大分子可以作为药物传输的载体. 此外, 肽类树状大分子的疏水空腔可以装载疏水性药物, 对其起到增溶和缓释作用. 综述了肽类树状大分子的合成方法, 并对其与药物分子的结合机制及其在药物传输系统中的应用进行了总结与展望.     

新型生物医用材料: 肽类树枝状大分子及其生物医学应用

肽类树枝状大分子是近年来发展起来的一类新型生物医用高分子材料, 它在具有普通树枝状大分子的特征如规整性、高度支化、表面呈现高密度功能团、尺度为纳米级、通过可控制备可得到单一分子量等之外, 同时还具有类似蛋白一样的球状结构、好的生物相容性、水溶性、耐蛋白酶水解、生物降解等独特的性能. 肽类树枝状大分子的上述特点, 使其在生物医学应用中显示出诱人的前景. 本综述从肽类树枝状大分子的制备出发、详尽介绍了肽类树枝状大分子的功能化及其在疾病诊断和治疗中的应用等方面的研究进展, 籍此推动肽类树枝状大分子在生物医学领域的研究与开发.     

基于树状大分子的SPECT成像造影剂的构建及其应用

树状大分子具有精准的化学结构,包括小分子内核、多分枝形成的内部空腔以及表面大量的官能团,可用于负载多种纳米颗粒及进行功能化修饰.此外,基于树状大分子的优异性能,具有良好的生物相容性及稳定性,经过功能化修饰后,其可在体内实现较长时间的血液循环和较高的组织特异性.因此,近年来常将树状大分子作为构建SPECT成像造影剂的理想...     

肽超分子自组装:结构调控和功能化

生物分子自组装对生物体有重要意义,利用生物分子构筑具有功能性的有序组装体一直是人们关注的焦点.肽分子是一类重要的组装基元,肽的超分子自组装可形成多种纳米或微米尺度的结构,并可应用于能源、医药等领域.如何实现肽自组装结构的精准调控以及精准调控肽自组装实现功能化,是目前该领域面临的新挑战.肽的自组装是基于非共价键力的协同作用实现的,通过各种因素调节这些非共价键力的作用,是实现自组装结构调控和功能化的关键.虽然自组装结构调控可以通过改变外部环境调控,但是通过精确分子设计、组装基元分子间的相互作用调控可以更好地实现结构的精准调控;并有利于进一步通过引入功能性分子作为组装基元,实现自组装体的功能化.本文将针对肽自组装体的结构调控以及功能化两个方面对相关研究进行综述.     

刺激响应性非病毒转基因载体

常见的阳离子聚合物能够通过静电作用有效缩合DNA,形成聚电解质复合物（PECs）。这些复合物易于细胞内在化,从内涵体中逃逸,并能保护DNA免受DNA酶的降解。但是,强烈的静电作用也限制了基因进入细胞核之后从复合物中的释放,限制了基因的表达。鉴于此,科学家们设计了一类“智能”高分子载体,这些智能高分子载体能够响应外界微环境温度、pH值和氧化还原环境变化的刺激,其自身大分子构象发生改变,进而促进DNA从复合物中逃逸,提高了转染率。本文介绍了近年来有关聚异丙基丙烯酰胺基温度响应性载体以及光、pH和响应胞内谷胱甘肽（GSH）等氧化还原反应的非病毒转基因载体的研究进展。     

巯基化透明质酸包封的仿生交联基因微载体的构建

采用超分子组装技术,通过巯基化透明质酸(HA-SH)与聚乙烯亚胺(PEI)/DNA缔合体的界面静电组装,构建了壳层二硫键仿生交联的基因超分子组装体(PEI/DNA/HA-SH).凝胶电泳结果表明,该组装体有很好的DNA缔合特性.壳层的仿生交联使基因超分子组装体在生理盐溶液中的稳定性得到有效改善,细胞毒性显著降低,并能有效转染细胞,为非病毒基因传递体系的设计提供了新途径.     

pH响应的PEG化基因传递体系

制备了苯甲酰亚胺键偶联的聚乙二醇化(PEG化)聚乙烯亚胺(m PEG-CH=N-PEI),并以还原无p H响应特性m PEG-PEI作为对照.研究结果表明,PEG链段的引入并未影响聚乙烯亚胺与脱氧核糖核酸(DNA)分子的缔合,形成了尺寸为80 nm,表面电位约为10 m V的基因超分子组装体,具有很好的生理盐稳定性.在模拟溶酶体的酸性环境下,苯甲酰亚胺键有效断裂,显示出很好的p H响应特性.Hep G2细胞培养结果表明,由于PEG链段有效屏蔽了组装体表面的正电荷,PEG化组装体的细胞毒性和内吞效率显著降低,但溶酶体酸性条件使苯甲酰亚胺键断裂,有利于组装体逃离溶酶体,因此m PEG-CH=N-PEI依然具有很高的基因转染效率,实现了基因载体细胞外稳定传递、细胞内响应解离并高效转染的功能.     

基于树状大分子的纳米CT成像造影剂的制备及其生物医学应用

树状大分子是一类高度支化的单分散性大分子,具有精确可控的分子结构.本文在树状大分子结构特点的基础上,阐述了以树状大分子为载体的新型纳米CT成像造影剂的合成及其在CT成像中的应用,并对树状大分子在CT成像中的发展趋势和应用领域进行了展望.     

二苯丙氨酸二肽微纳米结构的可控组装及应用

近年来,生物组装单元构筑微纳米结构的组装体在生物纳米技术等领域得到了广泛的研究。不同形貌的微纳米组装体可以通过生物分子的自组装这样快速、简便的方法获得。在众多肽基构筑基元中,二苯丙氨酸二肽及其衍生物作为一种生物活性的肽,具有生物兼容性好、容易化学修饰/生物功能化、制备简单等特点,是构筑微纳米结构材料时重要的生物基元之一。通过可控的方法组装,可以得到基于二苯丙氨酸及其衍生物的不同结构的组装体,他们在光学、机械工程、电化学传感检测等方面也具有广阔的应用前景。研究证明通过改变组装条件以及引入外源小分子等方法可以实现调控短肽的分子组装。本文综述了二苯丙氨酸二肽微纳米组装体的可控组装及他们在生物医学、生物传感、光电材料、光波导和催化等方面的应用。     

DNA-树状聚脂肪醚杂化体的合成及组装性能研究

通过半固相合成方法得到一类新型的具柔性骨架的树状聚脂肪醚(PMDC)与DNA的嵌段共聚物, 也称为DNA-树状聚脂肪醚杂化体, 其结构通过了MALDI-TOF MS、HPLC和聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)表征. 研究证明, 通过调节DNA-树状聚脂肪醚杂化体的结构和组装的溶剂体系, 可以得到各种不同的有序聚集体(球形胶束、纳米纤维等), 这些组装形貌均通过透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和动态光散射(DLS)进行表征; 荧光包裹实验和DNA互补配对实验不仅证明了疏水树状聚脂肪醚位于组装体内核、DNA处于外壳的组装机理, 也说明这类DNA-树状聚脂肪醚杂化体将在疏水药物运输和纳米技术等领域具有潜在的应用.     

树状大分子/金属（化合物）纳米复合材料*

本文综述了一类新的有机/无机杂化材料——树状大分子/金属（化合物）纳米复合材料的研究进展。该杂化纳米材料由树状大分子内或树状大分子间螯合金属离子通过还原生成相应的零价金属纳米粒子或与阴离子反应生成金属化合物的方法制备。其中树状大分子内复合物粒子体积与原树状大分子内负载的金属离子数量有关,树状大分子间复合物粒子体积与树状大分子的浓度和代数有关。     

寡肽自组装纳米材料研究进展

肽类自组装是自然界普遍存在的分子自组装现象之一,研究其自组装行为对理解生命现象、仿生制备以及构建功能材料等具有重要的意义.寡肽由于合成简单,结构组成明确,同时具有良好的生物相容性、可控的降解性,其组装体在药物/基因控制释放、细胞培养、组织工程支架材料及生物矿化等领域具有很大的应用前景.本文概述了近年来寡肽自组装的研究进展,系统介绍了线性和环状寡肽的分子结构设计、自组装体形貌及组装机理以及组装体在生物医学等领域的应用.     

生物分子功能化碳纳米管

利用生物分子功能化碳纳米管,使其具备生物相容性和特殊的识别功能并引入生物体系是一项极具应用潜力的研究.如何利用不同种类的生物分子功能化碳纳米管则是该领域须解决的一个关键问题.本文综述了利用生物分子酶、蛋白质、氨基酸、肽螺旋、DNA功能化碳纳米管的最新研究进展,重点介绍了碳纳米管侧壁与端口的DNA功能化以及碳纳米管的DNA填充,并对DNA功能化碳纳米管在生物传感器、电化学检测及DNA操纵碳纳米管自组装方面的应用作了阐述.     

DNA四面体结构纳米材料及其应用

基于DNA纳米技术自组装的DNA四面体纳米材料,由于结构稳定、机械性能优越、分子修饰位点丰富等特点,逐渐成为DNA纳米材料领域的研究热点。此外,该DNA四面体纳米材料只需一步热变性即可自组装形成,具有合成方法简单、产率高的优点。可通过不同的设计,利用自组装方法将功能分子修饰在DNA四面体的顶点处,包裹在其笼状孔隙结构内,镶嵌或悬挂在双螺旋的边上,甚至通过引入发卡环结构等方式智能控制其结构变化。本文综述了DNA四面体结构纳米材料的设计和自组装原理、功能化修饰方法和结构的智能化,同时介绍了DNA四面体纳米材料在分子诊断、生物成像、分子输送和靶向给药等方面的应用研究,并探讨了此类纳米材料在今后应用研究中应关注的方面。     

利用DNA三维纳米结构对量子点功能化的有序调控

利用DNA纳米技术构建了内部具有空穴的DNA纳米立方体结构,将量子点封装在其内部,可达到在量子点的特定位点修饰数量可控的不同DNA序列的目的,进而精准控制量子点的结合位点数量和空间取向.为了验证构建的结构表面可以功能化不同的DNA序列,且可控地连接在不同位点,继续通过DNA之间的杂交对此结构进行了不同尺寸金纳米粒子的组装.通过透射电子显微镜观察发现,在此方法下由DNA三维纳米结构与量子点组建的复合结构不仅能控制连接的金纳米粒子数量,还能控制组装后的几何构型.本文方法适于构建多结合位点与功能化的量子点探针,在生物医学方面有巨大的应用潜力.     

界面超分子化学与响应性功能表面

超分子化学和界面的结合有效地促进了超分子化学和胶体与界面科学的发展。刺激响应性超分子界面,因在外界刺激作用下能够引起界面物理化学性质的改变并带来新的界面功能,而受到广泛的关注。近年来,溶液中基于偶氮苯 环糊精主客体相互作用的超分子组装体已经得到了广泛的研究。我们将溶液中基于偶氮苯环糊精主客体作用的可控可逆超分子组装体转移到界面上,构筑了具有刺激响应性的功能化超分子界面,并实现了表面浸润性的可逆调控、生物大分子的可控吸附与脱附、光可控的生物电化学催化等功能。我们期待类似的概念可以拓展到其他超分子体系,构筑具有特定结构的功能界面。     

基于分子识别的外泌体纳米界面原位DNA组装

<正>细胞膜是一类间隔细胞内外环境的具有生物活性的界面,膜表面的受体通过外界物质刺激调控胞内的生化反应,从而影响细胞乃至整个生命体的进程。对细胞膜表面进行改造和功能化,从而实现原位识别、组装并调控细胞膜表面结构在癌症检测和治疗等方面具有重要的作用~1。外泌体是细胞向胞外分泌的纳米级囊泡样膜包被小体,在细胞间的通讯、肿瘤早期诊断、心肌损伤保护和药物运输等研究领域展现重要的应用价值~(2-4)。虽然利用DNA纳米技术在构筑功能化细胞膜等     

刺激响应双硒交联聚乙烯亚胺基因微载体

以丙酸二硒醚为交联剂,通过调节交联剂的用量及反应时间,制备了4种双硒交联聚乙烯亚胺(PEISeSe),研究了其对脱氧核糖核酸(DNA)缔合能力、质子缓冲能力和转染效率的影响.结果表明,随着交联程度的增大,质子缓冲能力降低.PEISeSe能有效诱导DNA的缔合,当聚合物与DNA的质量比≥8时,PEISeSe/DNA组装体可形成150 nm的粒子.在模拟细胞内的还原性环境下,双硒键能有效断裂,显示出很好的响应特性.将氯喹与PEISeSe/DNA组装体同时加入到HEK293T细胞中,氯喹的存在有利于PEISeSe/DNA组装体逃离溶酶体.在细胞内高浓度还原型谷胱甘肽的作用下,PEISeSe交联聚合物可被降解为低分子量的PEI片段,有利于释放出DNA并进攻细胞核,提高转染率并降低毒性.     

层间共价增强石墨烯材料的构筑、性能与应用

大批量石墨烯可控制备技术的逐渐成熟为实现其宏观组装和应用提供了基础。在众多的组装策略中,调节石墨烯层间的界面相互作用可以直接影响组装体的力学、电学、热学以及渗透等性质,具有重要的意义。石墨烯片层间以共价键连接的层间共价石墨烯材料以其可调的层间距、较强的层间作用力、丰富的功能化、以及可能的原子构型重排等特性,受到了广泛的关注和深入的研究。相比于其他非共价的键合手段,共价连接是一种更为牢固的枢纽。本文中我们将总结讨论层间共价石墨烯材料的构筑方法、性能以及应用。在构筑方法中,依据石墨烯本身的制备方法分为氧化还原法以及化学气相沉积法,而在氧化还原法中,以其宏观材料的形貌分为纸状和纤维状来讨论。接着,我们重点介绍了层间共价对其力学和电学性能的影响,并概述了此类宏观组装体材料的应用。层间共价石墨烯材料继承了石墨烯自身优异的特性,同时也具有宏观组装所赋予的性能,有望在多个领域得到广泛的应用。     

光控光合菌生物催化苯乙酮不对称还原的反应机理

以苯乙酮作为模型底物,通过制备类球红杆菌(Rhodobacter sphaeroides)的载色体和分离纯化的胞内氧化还原酶混合液,构建了以类球红杆菌全细胞为催化剂、氧化还原酶为催化剂以及载色体与氧化还原酶偶合三种不对称还原反应体系,并通过向反应体系中加入最适氢供体乙酸钠和电子供体硫代硫酸钠提高产物的转化收率.通过检测目标产物的收率、对映体过量(ee)值和光学构型,分析了光控不对称还原的生物催化机理,发现光照可以改变胞内(S)-氧化还原酶和(R)-氧化还原酶的活性,从而产生不同构型的产物,加入电子供体和氢供体后,反应收率和ee值提高的原因是由于分别补充了细菌叶绿素分子Bchl失去的电子和NADPH再生所需的活性氢.