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ZetaPlus測定納米級別的囊泡尺寸和zeta電位實例

關鍵詞：囊泡； 靜電作用； 融合； 分裂； 多層膜； 細胞包裹； 載藥抑瘤；

文獻名：基于天然大分子的高分子囊泡和載藥納米凝膠研究

作者：姚偉（南京大學， 高分子化學與物理， 2012， 博士）

導師：蔣錫群

摘要：超分子化學是指分子間通過諸如氫鍵、靜電相互作用、親疏水作用等非共價鍵連接而組合在一起,形成有序的結構。這樣的現象在自然界中是普遍存在的。例如,長程有序的絲狀蛋白單體構成的細胞骨架；磷脂和蛋白等分子通過親疏水作用構成細胞膜等。從上個世紀90年代起,高分子囊泡的合成和研究作為超分子化學的一個分支,發展的極為迅速。人們利用各種分子在親疏水相互作用的誘導下合成了各多種多樣的囊泡。同時,人工合成的囊泡作為細胞模型的研究也獲得了迅速的發展。另外,高分子囊泡因為結構的特殊性,使其在應用方面有著很大的潛力。近年來,本課題組發展了“大分子-單體對”法組裝高分子納米載體,特別是基于天然大分子的組裝體。通過將與大分子相互作用的單體進行聚合的方式,成功在水溶液中自組裝得到了一系列的高分子組裝體。在本論文中,作者采用帶有負電荷的肝素(HEP)或軟骨素(CS)大分子與帶有正電荷的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEA)單體組成“大分子-單體對”,在水溶液中聚合DEA。通過控制聚合條件和投料比例,自組裝得到了一系列結構不同的大分子囊泡,并且對這些囊泡進行了深入的研究。具體的研究內容如下：1)將HEP和DEA組成大分子單體對,并在水溶液中聚合DEA.通過聚合產生的聚甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯PDEA與HEP的靜電相互作用成功地在水溶液中制備了HEP-PDEA納米囊泡,并且通過交聯作用對其進行了加固。2)通過選用親水基團數少于HEP的CS分子與DEA組成大分子單體對,并聚合DEA成功地組裝了尺寸跨度為數十納米到數十微米的CS-PDEA囊泡,。通過實時觀察,對CS-PDEA囊泡的融合進行了研究,并推斷CS-PDEA囊泡上存在的缺陷是囊泡融合的主要因素。進一步地,通過滲透壓響應和NaCl誘導缺陷進一步證明了缺陷的存在和缺陷對囊泡融合的作用。另外,作者發現通過在CS-PDEA囊泡水溶液中加入天冬氨酸可誘導囊泡的分裂,加深我們對囊泡融合與分裂的認識。3)通過CS-PDEA靜電復合物膜的水合作用,成功地組裝了帶有超厚壁的CS-PDEA巨型多壁囊泡,并且發現該巨型多壁囊泡的形成經歷了巨型復合囊泡的形成,復合囊泡內小囊泡的多次融合及囊泡壁的重排等階段。由于CS-PDEA巨型多壁囊泡的組裝過程簡單、溫和,沒有有機溶劑,膜具有選擇性透過的性質,因而被用來對活細胞進行包埋,并成功地將畢赤酵母細胞包裹到CS-PDEA巨型多壁囊泡內。研究發現超厚的囊泡壁可阻擋生物大分子——溶菌酶的進功,有效地保護了包裹的畢赤酵母細胞。4)鑒于HEP分子具有良好的生物活性功能及二硫鍵對腫瘤細胞的敏感性,通過在HEP分子上引入雙鍵基團及使用含有二硫鍵的交聯劑成功地制備了HEP納米凝膠及載藥納米粒子。通過藥物釋放、細胞毒性、活體成像、生物分布及體內抗腫瘤實驗發現HEP納米凝膠具有突出的腫瘤靶向能力,并表現出優異的抗腫瘤活性。