酶功能化活性微纳米载体的制备及其生物医学应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wohaha163
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
酶在温和的生理条件下表现出极高的生物化学催化活性,在代谢途径、消化系统或信号转导和细胞调节过程中起着至关重要的作用。但是酶的结构不稳定性使其催化性能很容易因外界环境的影响而下降。近年来,基于多功能微纳米载体的开发,通过微纳米材料的表面修饰实现酶的固定化,为保持或者提高酶的催化活性提供了新的方法。将多功能微纳米载体与酶有机结合,不仅可以发挥微纳米载体材料的尺寸优势和功能性优势,还能开发和充分利用生物酶的相关功能,赋予微纳米载体全新的生物医用功能。本文将酶作为辅助生物蛋白模块,利用设计合成的多功能微纳米载体对其进行固定,将酶的特异性催化功能与多功能微纳米载体的生物医用功能相结合,构建了三种酶功能化的活性微纳米载体,并研究了酶的存在对多功能微纳米载体的生物医用性能的贡献。首先,利用葡萄糖氧化酶(GOx)在生理代谢过程中的催化调节作用,制备了GOx功能化的包封典型疏水性光敏剂酞菁锌的沸石咪唑框架-8(ZnPc@ZIF-8@GOx)。以ZIF-8的微孔结构作为分子笼,分离ZnPc并使其在水溶液中保持单分散状态,解决了疏水性光敏剂在水溶液中因自聚集而导致光动力效果快速淬灭的问题。包封ZnPc的纳米载体在水溶液中经红光(650 nm)照射,能够产生细胞毒性的单重态氧分子(单线态氧,~1O2)。纳米载体被癌细胞内吞后,在光照下发出红色荧光并表现出优异的光动力活性,可用于体外癌症治疗。结合GOx催化分解葡萄糖调控生理代谢的作用,所开发的活性ZnPc@ZIF-8@GOx纳米载体实现了体外饥饿治疗(Starvation Therapy,ST)和光动力治疗(Photodynamic Therapy,PDT)的协同抗癌效果。此外,利用脲酶作为催化驱动引擎,基于中空二氧化硅微球,构建了一种酶驱动微米马达载体。磁性纳米粒子通过其表面的羧基官能团与微球表面的氨基官能团之间形成的共价键将磁性纳米粒子固定在空心球表面。然后,带氨基的光敏剂5、10、15、20-四(4-氨基苯基)卟啉(TAPP)分子也通过同样的方法连接到磁性纳米粒子上。由于空心微球本征的不对称性,微米马达载体可以在酶催化尿素分解产生的离子扩散电泳作用下进行自主运动。通过数值模拟,阐明了微米马达载体的运动机理,确定了马达载体的运动方向。该马达载体可以作为一种可移动的高效光敏剂平台,通过自驱动运动提高了光敏剂对基态氧分子(三线态氧,~3O2)的可获得性,扩大了~1O2的扩散范围,从而显著提高PDT抗菌效果,克服了PDT因光敏剂周围可利用的~3O2有限和PDT过程中所产生~1O2的扩散范围极短而导致治疗效果受限的问题。同样利用脲酶作为微纳米载体的催化驱动引擎,开发了集成多种治疗和潜在的诊断功能于一身的脲酶驱动的液态金属(LM)纳米马达载体。以聚多巴胺包覆的LM纳米微滴为纳米马达载体的基体,在基体的外表面进行三水合头孢克肟(CF)抗生素负载和脲酶功能化。前者是抗菌治疗的模型药物,后者是推动纳米马达载体在尿素溶液中自主运动的发动机。载药纳米马达载体可以集体沿着尿素的浓度梯度进行正趋化性运动,并在均匀的尿素溶液中通过扩散增强促进药物递送。此外,LM纳米马达载体在近红外光触发下所获得的变形体表现出高效的光热转换效率,可用于协同光热抗菌治疗。同时,LM本征的超声(US)和光声(PA)性质使LM纳米马达载体可以进行双模态(超声和光声)成像。通过两种成像模式配合使用,在微流体容器模型中实现了对马达载体的运动进行追踪和监控,同时也对雌性小鼠膀胱内的马达载体进行了动态成像。所开发的纳米马达载体为设计构建通过催化分解生物原位可获得的燃料进行自驱动,并具有多种治疗和潜在诊疗功能的微纳米马达载体提供了新的思路。本文探索了生物酶参与构建生物医用微纳米载体的材料结构设计与合成制备方法,研究了生物酶生物催化特性为微纳米载体提供运动的自驱动力以及生理代谢调控功能,拓展了微纳米载体的生物医学功能,为生物医用微纳米载体的设计和开发提供了新的启示。
其他文献
既要满足人民群众的美好生活需要,保障室内环境的舒适性与安全性,又要保护环境、节约资源是处理日益紧迫的资源、环境、经济和社会发展之间矛盾的重要原则。中小学教学楼是人员密集、在固定空间停留时间长、因通风不足导致室内空气质量不佳的典型代表场所。我国严寒地区中小学教学楼普遍采用自然通风,缺乏有效的、经济适用的通风技术与措施应对采暖时期室外低温气候条件时期的通风问题,教室空气质量差的问题尤为严重。基于上述问
听力技能是四种重要的语言技能之一(听、说、读、写)。英语听力作为一种语言输入形式在英语学习中起到了极其重要的作用。英语听力作为一种语言输入形式在英语学习中扮演着重要的角色。义务教育英语课程标准(2011年版)对英语听力教学提出了要求。在听力课后,学生应当能够根据说话者的语调和重音理解他或她的说话意图,能从对话和语篇中提取信息和观点,能借助语境克服生词障碍从而理解大意,能记录简单的信息等等。然而,通
随着高速铁路的发展,接触网载流量不断提高,加之动车组过电分段时主断路器不断开,导致接触网锚段关节式电分段的弓网燃弧问题日益突出,不仅会影响动车组牵引受流质量,甚至造成接触线被烧断,影响高速铁路的安全可靠运行。因此,本文以改善动车组过电分段的燃弧问题为目的,建立了计及过分段燃弧动态过程的车网供电系统仿真模型,分析了电分段电弧的电气特性,给出了电分段电弧的抑制方法。首先,分析动车组过电分段期间弓网燃弧
2017年底,我国高铁总里程占世界总量66.3%,这代表着我国高速铁路的发展进入了一个里程碑式的阶段,无缝线路越来越受到重视。闪光焊作为高速铁路无缝焊接首选的焊接方式,具有性能稳定、操作简便和自动化程度高的优点。而现有钢轨闪光焊的加热方式存在以下问题:连续闪光焊加热效率低,烧化量大,焊接时间长,应用越来越少;目前直流和交流闪光焊常用的短路预热方式,由于短路时间长、短路电流大,高温区氧化严重,端面平
精噁唑禾草灵等ACCase抑制剂类除草剂和甲基二磺隆等ALS抑制剂类除草剂是小麦田防除禾本科杂草的重要除草剂,由于其作用位点单一,加上部分地区单一连续的用药习惯和耕作制度等因素影响,导致越来越多的杂草对两种抑制剂类除草剂产生抗药性,并且抗性发生愈发严重。在安徽、江苏、河南等地已有多次有关日本看麦娘抗性发生的报道,推荐剂量甚至数倍于推荐的剂量已不能有效对日本看麦娘进行防除。本试验室前人研究发现上述地
高速铁路的快速发展,对接触网施工、维护和抢险中的电气安全防护技术提出了更高的要求,如何在保证安全性的前提下提高作业效率,确保牵引供电系统的供电可靠性,成为了广受关注的问题。在应急停电V形作业时,由于上下行线路间存在电磁耦合和静电耦合,停电接触网上存在感应电,若防护技术不到位会造成感应触电事故,因此对接触网感应电特性及其应急停电时的安全防护技术进行系统性研究非常重要。准确获得牵引网阻抗、导纳参数是接
氮元素是堆肥微环境中的主要元素之一,它是合成核酸和蛋白质所必须的元素,堆肥产品中氮元素的含量直接决定了堆肥产品品质。抗生素和重金属在饲料中的过量添加使畜禽粪便中残留了大量的抗生素和重金属,它们的存在可能会影响好氧堆肥体系中的氮素转化过程,但仍缺乏相关的研究。氮素转化还与氮素转化功能基因的丰度密切相关,却很少有文献结合氮素转化功能基因从分子微生物层面系统地解析好氧堆肥体系的氮素转化过程。抗生素的广泛
教育现代化的实现需要大力推进教育的信息化。数字资源是以信息技术为基础,将印刷型资源转化为数字式的存储方式,通过多媒体介质展示出来的一种资源类型。将数字资源应用到高中历史教学中,是为了培养学生的正确价值观、学习兴趣,满足学生多样化的求知需要,提升学生的历史学科核心素养,也是为了构建一种将信息技术融合入教育教学的新型教学模式。本文是在学习历史学科核心素养、了解高中历史新课改要求,并且查阅了大量学术论文
当前,我国对污染环境罪的司法认定不仅没有体现定罪量刑“宽严相济”的刑事政策,还出现对构成要件及认定标准认识不清的情况。现阶段,我国正处在历史发展的关键节点,随着国民经济水平显著的提高,各类型利用网络技术、新兴合成制造技术引发的环境污染案件日益增多,面对混乱杂糅的理论和不甚明确的条文,司法认定工作人员难免会无所适从。本文对污染环境罪侵犯的客体、因果关系、主观方面及共同犯罪进行分析,对实践中出现及学界
随着主/被动探测技术的日趋成熟,目标应当具备兼容隐身能力,对大气层内目标而言,需要解决红外隐身低发射和激光隐身高吸收、红外隐身低发射和辐射散热高发射之间的矛盾需求,并且要兼顾大气光谱选择性吸收问题。综合考虑目标、环境、探测模式、辐射散热这四个要素,为实现大气层内飞行器的激光/红外兼容隐身,需要同时满足探测波段低发射、非探测波段高发射、激光超窄带高吸收与动态可调等苛刻需求。多波段超构吸收器的研究为解