自组装病毒样纳米结构与超灵敏生物传感

在生命科学中,分子自组装是一个十分重要的前沿研究领域。它本身蕴藏着生命发生的奥妙,维持着生命结构的形成和各种复杂生物学功能的执行。而病毒是最简单的生命体,它依赖于宿主进行复制、自组装形成自我,并繁殖后代,是一种典型的分子自组装体。多年来,人们对病毒的自组装行为和机制作了很多深入的研究,特别是利用病毒的体外自组装对病毒组装过程进行操纵、改造,制备各种自组装病毒样功能纳米结构,并将其广泛运用于医学、药学、诊断学、化工和电子等领域。作者将最近10年来病毒样纳米结构在超灵敏生物传感应用方面的进展进行了归纳总结,阐述和探讨了自组装病毒样纳米结构在生物传感领域中的应用。     

医用透明质酸钠自组装形貌的纳米探测

目的 采用原子力显微镜)对医用透明质酸钠的自组装在纳米水平上进行探测.方法 采用原子力显微镜在自然条件下对不同浓度医用透明质酸钠在云母表面的自组装体系进行纳米分辨率成像,分析及比较.结果 医用透明质酸钠浓度为0.001mg/ml时在云母表面自组装成花斑状结构,0.01mg/ml时自组装成不规则的珍珠式网状结构,浓度为0.1mg/ml时自组装成树枝形分形结构,当浓度为1mg/ml及5mg/ml时则在云母表面形成均匀的杆状结构及球状微粒结构.5mg/ml透明质酸钠在云母表面形成的球状微粒的粒径及高度(粒径为197.97±78.48mm,高度30.79±18.67mm)较浓度为0.1mg/ml透明质酸钠微粒的粒径及高度(粒径为49.52±11.93 run,高度5.37±1.59 run)明显增大(P<0.05),结论不同浓度医用透明质酸钠在云母表面的自组装形貌不同,致密均匀的球状微粒、花斑状及网状形貌对于研究其在体内发挥的生理作用具有重要意义,树枝状结构符合分形学中的有限扩散凝聚模型.     

自组装寡肽在体外模拟牙釉柱晶体形成

目的:探索自组装寡肽分子T2在凝胶载体中对牙釉柱晶体结构进行体外模拟的可能性.方法:采用扫描电镜和透射电镜观察在自组装寡肽分子作用下凝胶载体中磷酸钙沉淀的形貌,并利用电子衍射分析沉淀的晶体结构,与牙釉质中的晶体进行对比.结果:在自组装寡肽影响下:(1)凝胶载体中先形成片状及针状的磷酸八钙晶体.2～4周后片状和针状的磷酸八钙晶体逐渐转变为棒状的羟基磷灰石晶体;(2)棒状羟基磷灰石晶体可以排列或生长为束状,与人牙釉柱中的晶体在形态和尺寸上相似;(3)棒状羟基磷灰石晶体具有多晶结构,而人牙釉质中晶体更多为单晶结构.结论:自组装寡肽分子在凝胶系统中,调控了羟基磷灰石晶体的成核速度、晶粒大小和晶体形态.自组装寡肽分子T2可以初步实现牙釉柱晶体形成的体外模拟.     

LBL自组装技术及自极装生物功能膜结构

主要介绍近几年发展的用于生物大分子自组装功能膜的三种逐层（LBL）自组装技术与制备方法,酰胺化反应自组装技术、生物分子的特异识别自组装技术、分子沉积自组装技术;同时总结了自组装功能膜的结构、特性的表征方法,主要有AFM、TEM、循环伏安法、石英晶体微天平（QCM）技术、UV/VIS、XPS方法等。     

离子化自组装膜表面二维胶体粒子晶格结构的形成

目的 探索静电力对自组装膜表面上二维胶体粒子晶格结构的影响。方法 在硅和玻璃基底表面，采用自组装方法和表面反应得到带不同基团的自组装膜基底，通过控制基底自组装膜表面的电荷性质形成二维胶体粒子晶格结构。结果 当表面和胶体粒子带有相同的电荷基团时，静电斥力增加了粒子在表面的运动性，可以形成大面积的二维胶体粒子晶格结构；当表面和胶体粒子带有相反的电荷基团时，静电吸引作用阻碍了粒子在表面的运动，胶体粒子更容易吸附在自组装膜表面而形成无规则的单层胶体粒子结构。结论 提供了一种制备高质量大面积的二维胶体粒子品格结构的新方法。     

自组装多肽在生物医药领域的研究进展

自组装多肽可利用分子间非共价键作用力自发或触发自组装,形成有序的纳米结构,表现出单个多肽分子或低级分子聚集体所没有的独特特性与功能,近年来该领域已成为分子自组装研究的热点之一。根据自组装是否受外界环境的调控将其分为自发型和触发型两种类型,详细介绍了自组装多肽的分类以及其在生物医药领域中的应用前景,包括作为抗肿瘤药物及抗生素药物;作为药物载体改善药物的性质,实现药物靶向性;以及在细胞培养支架、组织修复、生物医学检测等方面的应用。     

辣根过氧化物酶自组装多层膜结构形貌与活性的研究

用分子沉积自组装作制备了阳离子化和阴离子化的辣根过氧化物酶自组装膜；并用原子力显微镜（AFM）研究了不同离子化辣根过氧化物酶单层及多层自组装膜的形貌结构与自组装膜的活性变化关系。结果表明：阴离子化的辣根过氧化物酶自组装膜的表面形貌比较粗糙，均方根粗糙度（RMS）及酶分子粒径较大，且组装膜的活性比较大。     

线粒体电子传递链复合物Ⅲ的组装及其研究进展

线粒体复合物Ⅲ是真核生物电子传递的必需载体,它接受来自于辅酶Q的电子,并传递给复合物Ⅳ.复合物Ⅲ由3个含辅因子的核心亚基和7-8个辅助蛋白组装而成,这些蛋白由核基因组与线粒体基因组共同编码.复合物Ⅲ的组装是一个十分复杂的过程,是以组装因子介导、以模块式的组装形式来实现的.尽管目前对复合物Ⅲ的结构研究得较为清楚,但对其组装的研究还是处于初级阶段.一些线粒体疾病是由于复合物Ⅲ的错误组装而引起的,所以研究其组装的机制和过程将会有助于深入地理解某些线粒体疾病的发病机理.综述复合物Ⅲ的组装过程以及各种组装因子在不同组装阶段中的作用,以期为后续复合物Ⅲ的研究提供参考.     

自组装多肽骨修复水凝胶的研究进展

开发具有成骨诱导的骨填充材料是促进骨再生的重要研究方向。自组装多肽水凝胶凭借其高度的仿生人工细胞外基质结构、低免疫原性、易于合成及修饰、载药灵活等优势为骨组织修复提供了一个高效治疗手段。本文讨论了自组装多肽水凝胶的设计原则,报道了自组装多肽结构特征及组装机制,重点介绍了自组装多肽骨修复水凝胶在递送干细胞、血管内皮细胞、骨形成蛋白、成骨因子以及小分子化合物等方面的最新研究进展,总结了限制自组装多肽水凝胶发展的瓶颈和未来发展方向,为构建高成骨性能凝胶递送系统提供理论参考。     

金电极上自组装DNA传感器的研究

目的:在金电极表面自组装DNA,制备DNA传感器.方法:以双层组装技术,先进行-SH化合物自组装,得到自组装单分子层,再在SAM上吸附固定DNA,制备DNA修饰电极,用电化学分析法对其组装过程及活性进行表征.结果:基于构建的新型电极,表明双层膜组装方法是组装DNA分子的有效手段,可进一步研究DNA的电化学特性及与其他分子的相互作用.结论:该电极显示良好灵敏度和稳定性.     

聚肽嵌段共聚物/均聚物共混自组装:一种构筑仿病毒粒子的方法

仿病毒组装体在药物和基因传递、疾病诊断等领域表现出优良的性能,受到了广泛的关注。大部分研究中所构建的仿病毒粒子侧重于对病毒尺寸和形态的模仿,而对其表面微结构的研究相对较少。华东理工大学蔡春华博士在聚肽共聚物自组装构建仿病毒粒子材料及其性能研究方面开展了一系列研究工作,特别在病毒粒子表面微结构的仿生及生物学性能方面取得了重要进展。本文对他们的研究作了简要的评述。     

用Streamline SP从大肠杆菌中初步分离纯化anti-HBsAg Fab最适吸附条件的选择及验证

目的 选择阳离子交换介质Streamline SP分离纯化anti-HBsAgFab的最适吸附条件。方法试管法分别测定平衡缓冲液在不同DH和不同离子强度下,阳离子交换介质Streamline SP对预分离纯化蛋白的吸附效果。用l mlSP预装柱及自装28 ml Streamline SP柱进行离子交换层析以验证吸附效果。结果NaAc-HAc作为平衡缓冲液在pH4．4、离子强度100-600mmlo/L可以使阳离子交换介质Streamline SP与蛋白吸附达到最佳效果。在该条件下用l ml SP预装柱及自装28ml SP柱进行离子交换层析,均验证了这一吸附效果。结论试管法选择的离子交换层析的最适吸附条件用于从大肠杆菌中初步分离纯化anti-HbsAg Fab切实可行。     

细胞响应纳米结构表面特性的行为和机制

纳米结构的表面特性与细胞行为密切相关。近20年来,纳米尺寸表面构建和检测技术的飞速发展,提供了多种精确构建纳米材料和观测的方法,这些技术在生物医药方面的广泛应用,促使"细胞-纳米结构"的研究迅速发展。在此探讨纳米结构表面特性对细胞行为的影响,归纳"细胞-纳米结构"中可能发挥作用的机制;纳米材料表面几何学结构对于细胞行为的影响,细胞行为包括黏附、增殖、分化等。     

基于复方抑瘤机制的新型纳米中药胶束剂型设计

临床实践证明中药复方具有明显的抗肿瘤作用,深入探讨中药复方有效成分的抗肿瘤作用及其对靶细胞的作用机制,对开发新的纳米中药制剂和临床中西医结合治疗肿瘤有着重要意义。本文概述了中药复方的抗肿瘤研究进展及单味中药的抗肿瘤机制,并在此基础上总结分析了目前传统纳米中药剂型的研究进展,然后以中药紫草中的紫草素为例阐述如何根据单味中药的作用机制,利用纳米材料和纳米自组装技术,围绕临床治疗中的难点设计新型纳米高分子中药剂型。     

Self-assembled IKVAV Peptide Nanofibers Promote Adherence of PC12 Cells

Lack of biocompatibility and bioactivity is a big problem for the synthetic materials that have been generated for neural tissue engineering. To get around the problem and generate better scaffold for neural tissue repair, we intended to generate nano-fibers by self-assembly of polypeptide IKVAV. Bioactive IKVAV Peptide-Amphiphile (IKVAV-PA) was first synthesized and purified, the property of which was analyzed and determined by high-performance liquid chromatography (HPLC) and mass spectrometry (MS). Then, by addition of hydrogen chloride (HC1), self-assembly of DC-VAV-PA was induced in vitro and nano-fibers formed as shown by transmission electron microscopy (TEM). The effect of IKVAV nanofibers on adherence of PC12 cells was assayed in cell culture and the results showed that the rates of adherence of PC 12 increased significantly when the density of IKVAV was within a certain range (0.58μg/cm2 to 15.6μg/cm2). However, its effect on the rates of adherence did not significantly alter with time, whether after 1 hour or 3 hours of culture. In general, we showed that IKVAV-PA can successfully self-assemble to form nanofiber, and promote rapid and stable adherence of PC12 cells, and the effect of the self-assembled IKVAV to promote PC12 cells adherence is dosage-dependent within a certain range of densities.     

基于贻贝仿生化学的分离功能材料

贻贝仿生的表面化学是近年来材料学、化学、生物医学等领域的交叉研究热点。多巴胺可以作为贻贝足丝蛋白（Mfp）超强黏附特性的模型分子,通过复杂的氧化-自聚和组装,形成多种功能的聚多巴胺（PDA）纳米涂层和纳米粒子,在分离膜、吸附材料、生物医用材料、生物黏结剂等领域有着广阔的应用前景。本研究小组近年来持续开展了基于贻贝仿生化学的分离功能材料制备与结构调控的研究工作,率先将多巴胺表面沉积方法应用于多孔分离膜表面的构建与功能化,提出了多巴胺的自聚-沉积过程模型,进而验证了PDA沉积层的纳滤分离特性,建立了一条简单方便的膜表面功能化与纳滤膜制备新途径。本文主要对基于贻贝仿生化学的分离功能材料,特别是分离膜的研究进展进行综述,并对将来的发展趋势进行展望。     

两亲性嵌段共聚物合成及亲疏水链段质量比对自组装形貌的影响

通过原子转移自由基聚合（ATRP）方法依次以丙烯酸叔丁酯和甲基丙烯酰氧乙基二茂铁甲酯为单体,以2-溴异丁酸乙酯为ATRP试剂合成了嵌段共聚物聚丙烯酸叔丁酯-聚甲基丙烯酰氧乙基二茂铁甲酯（PtBA-b-PMAEFc）,再通过水解脱除叔丁基得到两亲性嵌段共聚物聚丙烯酸-聚甲基丙烯酰氧乙基二茂铁甲酯（PAA-b-PMAEFc）。通过氢核磁共振波谱（¹H-NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）对分子的结构、分子量及其分布进行了表征,应用荧光分光光度计测定了聚合物的临界胶束浓度（CMC）,通过动态光散射（DLS）、透射电子显微镜（TEM）等仪器研究了分子在水溶液中通过亲疏水作用的自组装行为。研究结果表明两亲性嵌段共聚物PAA-b-PMAEFc的亲疏水链段比例对聚合物在水溶液中的组装形态具有重要影响,当亲水链段和疏水链段质量比较高时,形成囊泡等球状聚集体;当亲水链段和疏水链段质量比较低时,组装体倾向于形成棒状结构。     

结晶驱动自组装的研究进展

在两亲性聚合物的自组装领域,结晶驱动自组装因其内容的丰富性和较高的可塑性而被特殊看待。在经典的自组装体系中,要制备纤维状胶束相对比较困难,而结晶驱动自组装却能够很轻易地得到纤维状胶束并实现纤维的组成、长度及长度分布控制。其中,可结晶嵌段的结晶性被认为是形成纤维状胶束的关键并被进一步跟进拓展。     

新型二维功能材料及衍生物的设计和制备

二维功能材料的制备方法常见的有以下几种：（1）机械剥离或液相剥离具有面间弱相互作用、面内强共价键合作用的层状材料生成单层或少数层的二维材料;（2）化学合成方法;（3） Langmuir-Blodgett单分子膜技术法;（4）层层自组装法;（5）化学气相沉积法;（6）分子束外延法和（7）原子层沉积技术法。这些材料及其有机-高分子衍生物具有独特的结构特征和优异的性质,在场效应晶体管、光调制器、锁模和Q开关激光、光限幅、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值。近年来,除了众所周知的石墨烯外,其他诸如类石墨烯的无机纳米材料（六方氮化硼、过渡金属卤化物、石墨化氮化碳、层状金属氧化物等）、二维聚合物、金属-有机框架、钙钛矿、黑磷等二维材料也被广泛研究或探索。开发或探索更多二维材料应用的关键是设计和制备新颖的二维材料和它们的有机-高分子衍生物。在不久的将来,兼具规模经济和功能行为的二维材料化学的突破将极大地驱动新型二维材料应用领域的拓展。本文综述了二维材料的基本概念、研究进展、亟待解决的关键问题和未来的发展趋势。     

水溶性聚合物和两亲聚合物——10.两亲聚合物PAMC_(16)S的自组装有序膜

用自组装技术在金(纯金和经阳极氧化的金)表面上获得了新型两亲聚合物PAMC_(16)S的有序膜。用接触角测试,XPS谱和电化学分析等方法对自组装膜进行了表征。根据膜表面的润湿性,金表面的自组装膜是疏水的,亲水的磺酸基团连于金表面,而疏水的碳氢链从表面伸展出。XPS实验结果支持金表面上单层膜的疏水结构。聚合物单层膜复盖的金电极起到含有针孔缺陷的阻膈型电极的作用。单层膜在法拉第反应中显示很强的吸附稳定性,说明聚合物LB膜在潜在应用中有其特有的特点。