陈志航[1]2004年在《含有两性离子的水溶性卟啉的合成及其生物活性研究》文中指出卟啉化合物带有不同的电荷，会对卟啉自身的物理、化学及生物学性质起着重要的作用。卟啉带有的正电荷和负电荷分别有着不同的优点，如果卟啉同时带有正负电荷，它们可能会同时具有两者的优点。我们合成了一种新型的同时含有正负电荷的水溶性卟啉—5-(氮-叁甲基-4-氨基苯基)-10，15，20-叁(4-磺酸基苯基)卟啉叁铵盐(16)，研究了该化合物的一些生物活性，并得到以下一些结论： 1．通过与DNA的作用实验，我们发现正、负电荷可以有效地增加卟啉和DNA的相互作用。该化合物和同时带有四个负电荷的卟啉(17)相比，在对DNA的切割时有着明显的优越性。卟啉在酸性条件下发生环内质子化所带上的正电荷也可以有效地增强卟啉和DNA的相互作用。 2．通过对格兰氏阴性细菌—大肠杆菌和伤寒杆菌的杀菌实验，我们发现带有正负电荷的卟啉(16)比只带有负电荷的卟啉(17)有着更好的杀菌能力。同时我们还利用原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)观察到带有正负电荷的卟啉(16)对细胞壁的破坏作用明显强于只带负电荷的卟啉。正负电荷的卟啉对细胞壁的破坏作用可能是其较强杀菌能力的一个重要因素。 3．通过肿瘤杀灭实验，我们发现该化合物(16)和四苯磺酸基卟啉(17)的杀灭效果相近。 4．带有正负电荷的卟啉化合物(16)在与牛血清蛋白作用时，效果不如四苯磺酸基卟啉(17)。因此正电荷可能不利于卟啉与牛血清蛋白作用。
张志勇[2]2012年在《分子刷型水溶性共轭聚合物的合成、表征与传感应用研究》文中提出水溶性共轭聚电解质凭借其优异的光电性质和生物可溶性已被广泛的应用在生物和化学传感领域。由于主链的π电子离域的共轭骨架结构,激子能够通过电子转移(ET)或者荧光共振能量转移(FRET)在分子内或者分子间快速迁移,从而实现荧光信号放大功能。为了改善生物检测的方便性、快捷性和灵敏性,多种结构主链的共轭聚合物已被开发,像聚苯撑乙炔(PPE),聚苯撑乙烯(PPV),聚噻吩(PT),聚芴(PF)等。目前报道最多的水溶性共轭聚合物都是线型结构,该结构的聚合物在水溶液中的性质存在着几点不足之处:1、水溶性较差。由于存在憎水性刚性主链以及较少的亲水性官能团,聚合物容易在水溶液中聚集,进而影响到它们的光物理性质和光谱的稳定性;2、量子效率较低。水溶性共轭聚合物在水溶液中的量子效率要明显低于其中性聚合物在有机溶液中的量子效率,这主要与两个因素有关。首先是聚合物在水溶液中的聚集,导致荧光自猝灭;其次溶剂水本身对聚合物激发态的影响;3、分散性差和比表面积小。线型水溶性共轭聚合物由于其在空间结构上延伸的局限性和聚合物聚集引起的分散性差使聚合物比表面积明显减小,使它们接收外界条件变化或刺激的能力有限。因此,可以通过合理的结构设计增强聚合物重复单元上的亲水性,提高聚合物在水溶液中的分散度,扩大聚合物在水溶液中的空间结构的延展性,从而获得具有优异光物理性质的水溶性共轭聚合物,并且开发该类型材料在生物传感和成像等领域的应用研究。本论文主要从空间拓扑结构角度出发,通过合理的结构设计,在线型共轭聚合物的基础上,进行功能修饰成分子刷型结构的水溶性共轭聚合物;通过紫外吸收和荧光发射光谱、动态光散射和透射电镜等手段研究其构效关系,期望获得具有理想性质(水溶性好,荧光量子效率高,分散性好,比表面积大,反应活性高)的荧光材料,并利用该材料的优势,开发该材料在生物和化学传感领域的应用研究。具体来说本论文主要包括以下四个部分:1、本论文设计并成功的合成了一类分子刷型的水溶性共轭聚电解质。首先,通过Suzuki偶联反应合成了侧链含有羟基的聚芴,然后与二溴异丁酰溴在叁乙胺存在的条件下进行酯化反应得到了大分子引发剂。该引发剂的结构由核磁(NMR)、红外光谱(IR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征;其次,利用大分子引发剂分别与甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)和丙烯酸叔丁酯(TBA)进行原子转移自由基聚合(ATRP)得到了含有叔胺和叔丁酯结构的分子刷型聚合物。将叔胺结构的聚合物分别与碘甲烷和丙磺酸内酯反应得到了阳离子型(PFNI)和两性离子型(PFNS)聚合物;将含有叔丁酯结构的聚合物与叁氟乙酸作用后,在碳酸钠的水溶液中搅拌,最终得到了阴离子型(PFTAA)的聚合物分子刷。叁种聚合物的结构经NMR和GPC表征,侧链单体引入数目分别为37、37和63。本论文分别研究了叁种聚合物在水溶液中的紫外吸收和发射光谱,表明了不同离子型侧链的存在没有影响到聚合物的光物理性质;研究了pH值和离子强度对聚合物发射光谱的影响,相比于PFNI和PFTAA,pH值和离子强度对PFNS的光谱影响要明显减弱;我们还研究了聚合物的相对量子效率,结果表明PFNI、PFTAA和PFNS的量子效率分别为0.28、0.67和0.70;动态光散射的实验表明了叁种聚合物在水溶液中的有着很好的分散性;溶解度测试表明PFNI、PFTAA和PFNS的溶解度分别为28、80和29 mg mL~(-1);瞬态时间分辨光谱证实了聚合物在水溶液中的分散行为。因此,通过本论文的研究,我们获得了具有理想性质的分子刷型水溶性共轭聚合物。好的水溶性、分散性和高的量子效率与高密度的接枝侧链和电荷数目密切相关,这些理想的性质将有助于我们开发出高性能的传感器。2、为了更加直观的观测到分子刷型的水溶性共轭聚合物材料在生物传感应用中的优势,本论文设计并合成了与阳离子型分子刷(PB3)聚合物具有相同主链结构的线型聚合物PFB。我们分别研究了PB3和PFB在水溶中和薄膜状态下的光物理性质,证明了PB3中大量的侧链能够有效的抑制分子间的聚集行为;PB3和PFB在水溶液中的溶解度分别为28和8 mg mL~(-1);量子效率分别为52和28%;动态光散射实验给出了PB3和PFB在水溶液中的水合半径分别为30和116 nm,证实了PB3在水溶液有着更好的分子构型的延伸。因此,尽管拥有相同的共轭主链结构,分子刷型结构侧链的存在赋予了PB3高电荷密度,更好的光谱稳定性、高水溶性和高量子效率;同时,高电荷密度的聚合物能够同相反电荷的目标分子之间产生更强的静电相互作用,使PB3可以更大程度的与能量受体或者猝灭剂分子结合,FRET实验和荧光猝灭实验证实了PB3与目标分之间发生了更加有效的FRET和更高的猝灭常数。因此,分子刷型水溶性共轭聚合物是一类具有理想光学性质和优异生物传感性能的荧光材料。3、本论文合成了抗衡离子为碘离子的分子刷型共轭据电解质(P4),基于碘离子和汞离子之间特异性的相互结合成复合离子([HgI_4]~(2-))的原理,成功的开发出了具有高灵敏性和高选择性的汞离子传感器。通过与抗衡离子为溴离子的分子刷型聚电解质(P5)对比实验,证实了由于[HgI_4]~(2-)与聚合物之间发生光致电子转移,猝灭聚合物的荧光,实现了汞离子检测。因为该方法无需引入其他外界因素,使汞离子检测具有高的稳定性,又能排除外界条件引起的干扰。另外,基于相同的原理,本论文利用P5实现了对碘离子的特异性检测,该方法同样具有高的选择性和灵敏性。4、为了实现生物检测的高灵敏性和提高传感效率的需求,本论文设计并合成了低细胞毒性具有抗污活性表面的两性离子聚电解质分子刷。该分子刷是以聚芴为结构主链,为了更加直观的观察到聚合物的稳定性,将能量受体(苯噻唑单元(BT))引入到聚合物主链。该聚合物结构经NMR和GPC表征。通过与阳离子聚合物相比,两性离子聚合物对pH和盐浓度的变化表现为惰性,表明两性离子有着较好的稳定性;DLS、AFM和TEM数据证实了聚合物以纳米颗粒存在于水溶液中,具有分散性好的优点;两性离子聚合物与ssDNA-FAM之间零能量转移效率表明两性离子聚合物具有高效的抵抗静电力引起的非特异性吸附能力;MTT法证实了两性聚合物超低的细胞毒性,并且能够被细胞吸收,成功的应用在了细胞成像实验中。因此,本论文制备了低毒且具有抗污活性的两性离子材料,为高效的药物传输载体和高特异性治疗材料的开发提供了依据。
张嘉梁[3]2017年在《基于双亲性聚合物和环糊精聚轮烷的纳米药物载体的制备及生物学效应研究》文中研究表明纳米载药系统以高分子本身或其聚集体作为载体,将药物或其他小分子通过物理或化学的手段分散、包裹、吸附于尺寸小于1μm的载体中。因为具有与之相配的尺寸效应,载药纳米粒子比起单独的小分子药物容易富集于肿瘤区域,从而能够有效地提高疗效,而且它可以改变药物在体内的分布和代谢情况从而减少了抗癌药物的毒副作用。尽管纳米载药系统具有以上优点,但是它在临床上的表现仍不达到人们的预期。近年来更多的研究转向了新的载药材料、多功能材料的研发以及纳米粒子的物理化学性质对其在细胞、生物体内表现的影响。载药聚合物胶束的物理化学性质,例如尺寸、化学组成、表面化学和稳定性等是其在生物体内的表现以及药物传输的表现的决定性因素。研究并理解这些物理化学性质对胶束在其生物学效应上的影响可以为人们设计在肿瘤治疗的应用上具有潜力的聚合物胶束提供更多的机会。α-环糊精聚轮烷由于其具有独特的超分子结构和良好的生物相容性,近年来被大量地作为新型的药物传输系统进行了研究。α-环糊精聚轮烷主要是由α-环糊精或改性的α-环糊精与聚乙二醇(PEG)通过自组装组成的,因此它对生物体的毒副作用较小,使其可以应用于药物传输。同时α-环糊精带有许多羟基,这使它十分易于进行化学修饰,这可以为聚轮烷引入其他的功能基团,因此在药物传输领域有很好的应用潜力。电中性的两性离子材料是一类在结构中同时拥有阳离子和阴离子的生物相容性材料。这类材料可以有效防止血浆中蛋白的吸附;在不使酶失去生物活性的情况下增强其稳定性;在血液循环中并不引起免疫反应。这些独特的性质给两性离子材料带来的极好的生物应用前景。围绕上述主要内容,本论文分别研究了原卟啉-聚己内酯-聚乙二醇两亲性嵌段聚合物(PP-PCL-PEG)胶束尺寸对其生物学效应的影响,及将以α-环糊精聚轮烷为核的两性离子嵌段聚合物应用于药物传输系统,,对其血液循环时间、组织分布和代谢以及在肿瘤中的渗透与扩散等体内行为进行了系统研究。具体内容如下:(1)以原卟啉为核利用开环聚合及酯化反应,制备了嵌段聚合物PP-PCL-PEG,并利用它制备了一系列不同尺寸(40nm、70nm、100nm和130nm)负载有阿霉素(DOX)的PP-PCL-PEG嵌段聚合物胶束。聚合物中原卟啉的部分提高了胶束的稳定性以及为胶束提供了发光的能力,而这种发光能力可以被荧光成像用于细胞对胶束摄取的研究。4种不同的胶束在药物释放方面均具有缓释的特性,同时在体外细胞试验中载药胶束显示出比裸药阿霉素稍低的细胞毒性。我们同时利用近红外荧光成像及对DOX体内分布的分析来评估胶束在荷瘤鼠体内的分布,4种载药胶束都可以有效地改善DOX在小鼠体内的分布情况,而且从小鼠体内的抑瘤试验可以看出负载DOX的胶束比裸药阿霉素有更好的抗肿瘤性能以及对动物体的低毒性。同时一系列的体内、体外实验都说明了胶束的尺寸会在很大程度上影响到胶束的细胞摄取、生物分布以及抗肿瘤效果。(2)利用α-环糊精和聚乙二醇通过疏水作用形成准聚轮烷,然后用N-苄氧甲酰苯丙氨酸作为封端试剂,通过与聚乙二醇的端基氨基进行酰胺化来达到封端的目的。然后用2-溴异丁酰溴与聚轮烷上的羟基反应,而后在聚轮烷表面利用原子转移自由基聚合的方法(ATRP)聚合了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)及甲基丙烯酸乙酯基二甲基甜菜碱叔丁酯(CB-tBu),脱去叔丁基得到了 α-环糊精聚轮烷为核心的嵌段聚合物聚轮烷-聚甲基丙烯酸羟乙酯-聚甲基丙烯酸乙酯基二甲基甜菜碱(PR-PHEMA-PCB)。用核磁共振1H NMR和凝胶渗透色谱仪GPC对合成的聚轮烷及嵌段聚合物进行了表征。(3)利用丁二酸酐对紫杉醇进行了修饰,修饰过的紫杉醇与之前合成的PR-PHEMA-PCB-tBu的羟基侧基进行酯化反应,脱去叔丁基后得到了水溶性载药两性离子嵌段聚合物PR-PHEMA(PTX)-PCB。由高分辨透射电镜测得其直径为3.5nm左右。在体外细胞试验中PR-PHEMA(PTX)-PCB显示出比Taxol稍低的细胞毒性。我们同时利用PR-PHEMA(PTX)-PCB在3D细胞以及肿瘤组织中的渗透的实验证明了 PR-PHEMA(PTX)-PCB具有良好的肿瘤渗透能力。近红外荧光成像对PR-PHEMA(PTX)-PCB体内分布进行了定性以及定量的分析来评估胶束在荷瘤鼠体内的分布,PR-PHEMA(PTX)-PCB可以有效地富集在荷瘤鼠的肿瘤部位;而且从荷瘤鼠体内的抑瘤试验可以看出PR-PHEMA(PTX)-PCB比Taxol有更好的抗肿瘤性能。
陈欣[4]2009年在《氨基酸卟啉合成、自聚集行为及对生物分子识别的研究》文中进行了进一步梳理把不同的氨基酸作为取代基引入卟啉环,利用他们带不同电荷、极性以及在中性溶液中两性离子的特性,将其连在卟啉分子中可以改变卟啉化合物的受授性质,使氨基酸卟啉的结构和性能更接近天然卟啉,使得整个卟啉分子对特定的蛋白质分子表现出选择性识别。对氨基酸卟啉的聚集体结构和过程的研究,以及对特定分子的识别研究有助于了解氨酰转移RNA合成酶识别特定氨基酸的生物机理,对研究分子识别化学中不同的作用模式也具有非常重要的意义。此课题的研究一直是仿生化学研究领域中一个具有挑战性的课题。本文合成并系统的研究了氨基酸卟啉在不同体系中的聚集行为及与生物分子间的识别研究。论文主要包括以下几个方面:第一部分概述了氨基酸卟啉的研究意义、氨基酸卟啉的合成研究进展、卟啉化合物自聚集行为及与生物分子间聚集行为的研究现状、卟啉特别是氨基酸卟啉对生物分子的识别研究现状及本论文的研究主要内容及特点。第二部分采用经典的Alder-Longo法设计并合成了叁种氨基酸卟啉化合物的中间体,并进一步将不同氨基酸配体引入中间体的不同位置,合成了meso-四-[4-(Boc-苏氨酸)氨基苯基]卟啉(TAPP-Thr-Boc)、不对称型5-(4-苏氨酸氨基苯基)-10,15,20-叁-(4-氯代苯基)卟啉(p-Thr-TriClPP)和尾式卟啉—5-[4-(L-色氨酸乙氧基)苯基]-10,15,20-叁苯基卟啉[p-TrpO-C2-(TPP)]。利用核磁共振谱等手段进行了光谱表征,对不同取代位置和不同取代氨基酸配体对氨基酸卟啉的光谱性能影响进行了研究。计算得出所合成的卟啉有较高的荧光量子产率,并进一步讨论了实验过程中的影响因素。第叁部分利用卟啉在不同单一溶剂中单体与聚集体相互转化时,吸收光谱有所变化的原理,计算p-Thr-TriClPP及其中间体p-H2TriClNH2PP的自聚集数和自聚集平衡常数,根据计算结果比较p-Thr-TriClPP和其中间体在不同单一溶剂中的自聚集能力,发现π-π相互作用和氢键作用的综合效果使得p-Thr-TriClPP的聚集能力相比仅以π-π相互作用为主的中间体p-H2TriClNH2PP的增强很多。从而对p-Thr-TriClPP中引入的修饰基团—苏氨酸对两种卟啉在极性溶剂中聚集作用力的影响作出理论解释。第四部分分别研究了阳离子型氨基酸卟啉—p-Thr-TriClPP在阴离子表面活性剂AOT和阳离子表面活性剂CTMAB溶液中的自聚集行为,利用荧光各向异性及表面张力法考察了该卟啉在两种胶束内的传递过程。该卟啉在接近或者略高于CMC(临界胶束浓度)时的AOT和CTMAB水溶液中均形成了H-型聚集体,而随着胶束溶液浓度的增加逐渐转化成单体。但离子强度仅影响该卟啉在AOT中聚集体数目;两个体系的胶束浓度高于CMC时,随着卟啉浓度的增加,H-型聚集体向单体转化。强酸对该卟啉在AOT溶液中有质子化效果,致使H-型聚集体向单体转化,再由单体形成J-型聚集体,导致了谱带的红移;但在CTMAB溶液中强碱使该卟啉去质子化,使其由H-型聚集体向单体转化。第五部分通过分别研究p-Thr-TriClPP及其中间体p-H2TriClNH2PP对鸟嘌呤(Gua)的专一性识别,比较计算不同温度下p-Thr-TriClPP及其中间体分别与Gua结合时的静态猝灭常数。根据F?rster非辐射能量转移理论确定了p-Thr-TriClPP及其中间体与Gua的结合过程均属于非辐射能量转移。通过热力学参数的计算,确定在没有引入苏氨酸基团的中间体p-H2TriClNH2PP与Gua主要以静电引力相结合,而引入苏氨酸基团后p-Thr-TriClPP与Gua则以氢键和范德华力相结合。这就证明了卟啉环侧链引入苏氨酸基团后与Gua间的专一识别有一定的影响。第六部分研究了AOT以胶束形式存在下,阳离子型TAPP-Thr-Boc作为荧光光谱探针用于含有L-色氨酸(L-Trp)残基的牛血清白蛋白(BSA)的定量测定中,此法检测限低,有较好的选择性和灵敏度,用于实际样品的测定,结果满意。利用多种光谱并结合BSA性质实验探讨了TAPP-Thr-Boc与BSA的结合机理,判断该体系的主要结合作用力为静电引力。进一步利用荧光猝灭光谱研究了TAPP-Thr-Boc与BSA中L-Trp残基的专一性识别。重点研究了不同温度下TAPP-Thr-Boc对L-Trp残基内源荧光的猝灭机理和能量转移过程,根据热力学参数确定了两者之间专一识别的作用力类型为静电引力,这与TAPP-Thr-Boc与BSA之间反应机理的探讨结果一致。
李银辉[5]2012年在《小分子光学探针设计、合成与传感应用》文中研究表明分子探针因其灵敏度高、检测对象广、响应信号丰富等特点，在环境科学和生命科学中的应用中受到人们高度关注。设计、合成新型的性能优良的分子探针已成为当今有机化学与分析化学交叉领域的研究热点之一。针对分子探针的设计，分子识别和信号表达是决定探针性能优劣的至关因素。本论文工作以发展新型光化学分子探针为目标，选择了具有优良光学性能的螺吡喃、花菁染料等作为探针主体结构，设计合成了一系列功能性分子探针，基于比色和荧光分析方法应用于与生命活动密切相关的阴阳离子、生物分子的定量检测，具体开展了以下几方面工作：（一）基于化学反应的螺吡喃探针比色检测硫醇氨基酸和氟离子。以吲哚啉苯并螺吡喃为分子骨架，设计合成了两种新型螺吡喃衍生物，利用螺吡喃光化学信号的变化，实现了螺吡喃对阴离子和中性生物小分子的识别与检测。（1）设计合成了6,8-二硝基螺吡喃分子（DNSP）用于比色检测硫醇氨基酸，并提出了亲核取代反应和静电协同作用分子识别的新机理。巯基的亲核进攻作为反应的动力，有效的切断螺碳氧键，静电作用促进电子的重排，从而释放出两性氨基酸分子，实现了螺吡喃分子从闭环到开环的异构，从而产生信号的变化。与文献报道的螺吡喃分子检测氨基酸相比，此协同作用方式大大提高了检测的灵敏度，其对GSH的检测下限可达到10nM，并且此体系可以实现在水溶液中GSH检测。另外，从检测对象硫醇氨基酸在螺吡喃异构过程中的作用来看，硫醇氨基酸起到的是模拟酶的作用，对此模拟酶的活性进行了探讨。（2）基于氟离子（F-）与硅醚特异性的亲核取代反应，设计合成了6-叔丁基二甲基硅氧螺吡喃（SPS）。在乙腈/Tris-HCl缓冲体系中，探针分子以闭环体形式存在，溶液为无色。当存在F-时，由于F-与探针分子中的硅氧键发生特异的切割反应，硅醚键断裂，进而发生电子重排导致螺吡喃异构开环，495nm处有明显的特征吸收峰。基于此构建了一个新的F-识别与传感平台，并且发展了一种调控螺吡喃光学性质的新机理。（二）基于化学反应的吲哚菁探针荧光检测Cys/Hcy和抗坏血酸。以五甲川吲哚菁为荧光染料，设计合成了两种近红外吲哚菁能够探针，可以有效的避免生物环境引起的干扰，实现了具有生物活性的中性生物小分子的识别与检测。（1）基于分子内电荷转移原理，以醛基作为识别反应基团，热力学反应作为指导思想，设计合成了Cys/Hcy的荧光比探针Cy5-A，该探针与Cys/Hcy作用后，作为吸电子基团的醛基变为五元环噻唑啉或六元环噻嗪烷，减弱了醛基的拉电子能力，使得荧光发射光谱红移了40nm，实现了对近红外区对Cys/Hcy的荧光比检测。而且，Cy5-A被成功应用于小牛血清中半胱氨酸的定量检测。（2）基于Cu~(2+)可以水解酰肼键原理，设计合成了近红外的花菁探针Cy5-HD，在水溶液中，Cu~(2+)可以有效的水解掉氮氮键，生成氨基花菁，由于氨基孤对电子的PET效应，使得花菁染料的荧光被猝灭。同时，由于Cu~(2+)可以与抗坏血酸发生氧化还原反应，使得Cu~(2+)被还原成Cu+，从而抑制水解反应的发生，进而减弱探针分子荧光的猝灭。当体系中存在的抗坏血酸的量足以将Cu~(2+)全部还原时，体系荧光不变，如果体系中存在的抗坏血酸的量不足以将Cu~(2+)全部还原时，剩余的Cu~(2+)仍然会促使探针分子发生水解，使其荧光猝灭，此时体系中既含有探针分子Cy5-HD，又含有水解产物Cy5-Am。（叁）双功能探针设计。设计合成了两种单分子多分析物检测探针。探针分子分别可以通过不同的信号表达同时检测两种分析物，实现了混合体系中多组分的同时检测。（1）基于螺吡喃在酸性条件下，螺C-O键容易被质子化，设计合成两人一种新的“pH开关”探针Rhod-SP，用于pH调控检测Co~(2+)和Cu~(2+)。在酸性环境下，当Co~(2+)和Cu~(2+)均存在的时候，由于螺吡喃释放的酚氧羟基，Rhod-SP与Cu~(2+)的结合力远远大于Co~(2+)，当在碱性环境下，Rhod-SP只对Co~(2+)有响应，表现为螺吡喃开环信号。并且，通过pH的调控，可以实现Rhod-SP对Cu~(2+)的结合和释放。由于部分癌变细胞的pH范围在4.0～6.0，细胞成像实验表明，通过对细胞内Cu~(2+)的检测，可以有效的区分正常乳腺细胞和乳腺癌细胞。（2）基于分子内的光诱导电子转移和荧光共振能量转移机理，设计了双功能探针GCP同时检测细胞内的β-D-葡萄糖苷酶和磷酸二酯酶I的活性。GCP包括两个特异性对应于β-D-葡萄糖苷酶和磷酸二酯酶I的酶切位点，叁个荧光信号报道基团，分别为糖苷香豆素、7-羟基香豆素和四苯基卟啉。当单独存在一种酶或两种酶同时存在时，产生不同的信号输出且灵敏度高。而且GCP在复杂的生物介质中化学稳定性很好。相关的金属离子，阴离子，氨基酸和蛋白质对探针荧光信号输出没有影响。利用不同的光学成像模式对细胞内β-D-葡萄糖苷酶和磷酸二酯酶I活性进行实时成像实验。本论文为研发新型光学分子探针发展了新的设计理念以及新的识别机理，为实现对复杂体系中特定分析物的识别提供了指导思想。
梁晓龙[6]2012年在《癌症诊治用纳米硅质体的制备及功能研究》文中研究说明癌症是威胁人类健康和生存的重大疾病，长期以来，广大科研人员不断探索和开发各种各样的治疗方法，药物载体是其中重要的一方面，因为它可以有效地防止药物降解，将药物输送到病变区域，降低毒副作用，提高治疗效果。然而，随着时代的发展，传统药物载体逐渐暴露出了一些缺点，如稳定性差、生物相容性差、载药量低、肿瘤靶向富集少、体内循环时间短等，这些问题极大地降低了药物的生物利用度，增加了患者的痛苦，因此，迫切需要发展新型药物载体。当前，药物载体正向着可控化、智能化、绿色化和诊疗一体化的方向发展，不断涌现出了各种具有良好发展前景的新型载体。有机-无机复合载体材料就是其中的一种，它综合了有机物和无机物的特性，具备独特的优势。本文以有机无机复合材料的一种——硅质体作为研究对象，从有机-无机复合脂质分子设计的角度出发，在药物载体的结构控制释放、光控释放、光动力治疗，以及光动力治疗结合磁共振成像等方面开展了系统的研究。研究了有机无机复合脂质结构对硅质体药物释放性能的影响。通过调节脂质分子亲疏水基团的比例，合成了4种不同结构的复合脂质分子，利用溶胶凝胶和自组装技术获得了四种具有不同表层硅酸盐网络致密度的新型硅质体，并以亲水药物阿霉素和疏水药物紫杉醇为代表，成功制备了4种阿霉素硅质体和4种紫杉醇硅质体。通过体外药物释放行为和细胞毒性的对比分析，阐明了载体对药物的释放性能与相应复合脂质的结构密切相关。实验结果表明，各载体对药物均具有良好的缓释作用，当疏水基团相同时，亲水硅烷数量越多，药物的释放速率越慢；当亲水硅烷相同时，疏水基团越多，对亲水药物的释放越快，而对疏水药物的释放则越慢。细胞实验结果表明，各载药硅质体对细胞的抑制作用与其药物释放行为一致，即载体对药物的释放越快，则相同药物浓度和相同孵育时间下对细胞的抑制作用也越明显，充分体现了分子结构的设计对脂质双层渗透性的有效调控。开展了高度稳定灵敏的光响应控制释药载体材料的研究。通过有机合成的方法将光敏感基团偶氮苯与复合脂质相结合，获得了一种新型的光响应有机无机复合脂质分子，进而制备了脂质双层富含偶氮苯基团的光响应囊泡载体。通过紫外可见吸收光谱研究了囊泡中偶氮苯基团光致异构的情况，阐明了光致异构的影响因素。实验结果表明，脂质双层中偶氮苯基团与脂质双链主要以交替排列的方式分布，在紫外光和可见光轮流照射下，双层中的偶氮苯能顺利地实现可逆的构型异构，且其反-顺异构化比例可达到33.4%。以染料尼罗红作为模型药物，研究了光响应载体的光控释药性能。研究发现，在紫外光照下，载体在20min内即可释放48.2%的尼罗红，表现出灵敏的光响应控制释药能力。研制了具有光动力治疗和荧光诊断功能的硅质体。将卟啉基团引入复合脂质分子中，合成了含有双链、硅烷头部、卟啉基团的新型复合脂质，制备了相应的卟啉硅质体光动力载体材料，其光敏剂载药量可高达33.4%。通过包载亲水性染料钙黄绿素研究了卟啉硅质体的囊泡结构；通过大量的实验和讨论分析，研究了载体双层中卟啉基团的聚集和排列方式、化学共价键连卟啉基团的重要作用、单线态氧产生的情况并解释了其产生机理，探讨载体被细胞摄取的方式，并通过细胞形态变化和MTT方法研究了光动力治疗效果，在此基础上进行了初步的动物实验，考察载体在大鼠血液中的循环动力学。实验结果表明，卟啉硅质体脂质双层中卟啉基团基本不存在聚集情况，其与双链之间主要以交替方式有序排列，在紫外光照射下，载体呈现出明显的红色荧光。在重水和细胞中卟啉硅质体均能显着地产生单线态氧，且产生效率与浓度和时间成正比。激光共聚焦显微镜图片清楚地显示载体以内吞方式被肿瘤细胞摄取，且主要聚集于溶酶体中。载体对细胞表现出很低的暗毒性和显着高的光毒性，且在血液中具有长循环的特点，体现了其作为药物载体的显着优势。构建了同时具有磁共振成像与光动力治疗功能的诊疗一体化纳米粒子。在前一章合成的基础上，将卟啉与金属锰卟啉衍生物相结合，制备了一种内有双层卟啉基团外有金属锰卟啉的新型纳米粒子，其中脂质双层中的卟啉用于光动力治疗，外层的锰卟啉用于磁共振成像。研究了该类粒子的制备方法、光谱性质、单线态氧产生效率、细胞摄取实验，并在此基础上进行体外磁共振成像效果和光动力治疗效果的检测。实验结果表明，所制备的纳米粒子在透射电镜下呈现明显的核壳结构，通过调节5种不同比例的外层锰卟啉，可制备出光动力治疗和磁共振成像效果可调节的纳米粒子，随着键连锰卟啉比例的增加，粒子对水质子的纵向驰豫效率加速也越明显，达到40.1%以上时，成像效果达到最佳。细胞实验证实了该纳米粒子能被肿瘤细胞有效摄取，且对细胞具有低暗毒性和高光毒性，最终能同时满足成像和光动力治疗的纳米粒子上键连锰卟啉的最佳比例是40.1%。
秦勇[7]2006年在《表面活性剂好氧初级生物降解研究》文中提出表面活性剂广泛应用于生产生活的各个部门，大量的表面活性剂使用完后，一般直接排放到环境中，生物降解是其去除的主要途径。表面活性剂工业历史发生过两次戏剧性的变革，一次是上世纪50年代，洗涤剂中的主表面活性剂四聚丙烯烷基苯磺酸钠(TBS)由于耐生物降解，被降解性能较好的直链烷基苯磺酸钠(LAS)取代；另一次是上世纪末，广泛用作织物柔软剂的双十八烷基二甲基氯化铵由于降解缓慢，被易生物降解的酯基季铵盐取代，两次变革都是因为表面活性剂的生物降解性能引起。由此可见，表面活性剂的生物降解性能对表面活性剂工业的可持续发展具有重要意义。另外，欧洲的一些国家利用表面活性剂生物降解性能，对我国的纺织品设置“绿色壁垒”，限制我国的纺织品出口，阻碍我国的经济发展。因此，无论从环境保护还是经济发展的角度，现阶段在我国开展表面活性剂生物降解方面的研究非常必要。 本文首先将活性污泥在好氧条件下培养、驯化，然后接入降解瓶中对表面活性剂振荡降解。对壬基酚聚氧乙烯醚、直链醇与支链醇APGs、阳离子和两性离子表面活性剂、油溶性表面活性剂、含硅和含氟表面活性剂等的生物降解进行了研究，发现： 长链壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)及其降解产物都是可降解的。
孙瑜[8]2016年在《两亲性聚合物纳米粒的稳定性和透膜性研究》文中研究说明近年来,聚合物纳米粒在生物医药领域具有广阔的应用前景。本文主要针对纳米药物递送系统中纳米粒的稳定性和肿瘤细胞穿透性的问题进行了如下研究:首先,对β-环糊精(CD)和苯并咪唑(BM)进行功能化修饰,采用RAFT聚合合成PCB-b-PCD-b-PDPA和PCB-b-PBM-b-PDPA,利用β-环糊精和苯并咪唑的主客体识别作用,在pH 7.4的缓冲溶液中自组装成具有核壳结构的超分子层交联纳米粒。纳米粒稳定性实验表明交联纳米粒的抗稀释稳定性和储存稳定性都高于非交联纳米粒。纳米粒的pH敏感性研究表明超分子交联结构具有pH敏感性,在微酸环境下可以解交联。细胞毒性实验表明空白交联纳米粒和非交联纳米粒对C6细胞基本没有毒性。细胞胞吞实验显示载药交联纳米粒处理的C6细胞在4 h后荧光强度明显增强,实现了药物在病灶部位的持续性释放,延长药物作用时间。其次,通过RAFT聚合合成了一系列CB和GEMA不同比例和不同分子量的PCB-b-PGEMA-b-PMMA嵌段聚合物,以研究PCB对胍基正电荷的屏蔽效果。纳米粒zeta电位和抗蛋白实验研究表明,两性离子CB的引入大幅降低了纳米粒在pH=7.4条件下的电位,减少了蛋白质的吸附量,说明CB对胍基正电荷的屏蔽效果显着。细胞胞吞实验和溶血实验均表明,CB与GEMA比例为1:1时,溶血率达到6%,胍基与细胞膜的作用较强,细胞胞吞效率相对较高。上述结果显示通过两性离子CB修饰胍基纳米粒,在正常生理条件(pH=7.4)下有效屏蔽胍基,促进其长循环;而到达肿瘤微环境时,CB屏蔽效应消失,胍基发挥其促胞吞特性,促进细胞对纳米粒的摄取。
郭飞[9]2017年在《氧敏性纳米聚合物胶囊的构筑及其两性离子改性》文中提出溶解氧的在线检测在环境监测、水产养殖、污水处理、生命科学、临床诊断、工业生产及食品生产及包装等实际应用中具有重要意义。光学溶解氧传感器是检测溶解氧的最佳选择之一,因为它具有许多优点,如良好的准确度和精度、完全的可逆性、检测过程不耗氧、可在线远程测量等等。光学溶解氧传感器的核心元件是氧敏荧光膜(OSL),是通过将氧敏指示剂(OSP)以物理法或化学法等分散到基质中制备而成,但常用的物理法制备的OSL容易造成OSP的泄漏,使得在长期检测、微生物环境或生物体中的应用受到限制。故OSP在基质中的固定方法直接影响光学溶解氧传感器的性能和使用寿命。本文将OSP包裹到氟化纳米聚合物胶囊(FNC)中,以解决OSP的泄露,且氟化聚合物可大大提高氧分子在FNC中的扩散速率,进而提高基于FNC的溶解氧传感器的性能。此外,为了将该纳米胶囊应用于微生物环境或生物体内,对FNC进行了两性离子改性,制备了包裹有OSP的两性离子纳米胶囊(ZNC),并研究了其抗蛋白吸附的性能。具体内容如下:以钌(Ⅱ)邻菲啰啉配合物([Ru(dpp)_3]Cl_2)为OSP、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为聚合单体、二乙烯基苯(DVB)为交联剂,通过可逆加成/断裂链转移(RAFT)细乳液界面聚合法制备了FNC。通过TEM、SEM、FTIR、XPS、荧光光谱以及溶剂检漏实验对FNC进行分析,发现FNC具有球形的核壳结构,OSP被成功包埋到了FNC中,且其荧光性质并没有发生变化。交联的氟化壳层不仅具有较高的氧渗透性,而且还可以防止OSP在水中或一些有机溶剂诸如乙醇、丙酮和四氢呋喃等中的泄漏。进一步将FNC旋涂成OSL,构筑了实验室用溶解氧传感器,并测试了其在25℃下的氧传感性能。结果显示其具有高灵敏度(7.02)、快速的响应时间(13.5s)、完全的可逆性和长期稳定性。工作曲线呈非线性,符合“Two-Site”模型。该溶解氧传感器的响应值在2~12范围内不受p H的影响。此外,以甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)代替DFMA作为聚合单体制备了含二甲胺基的纳米胶囊,采用1,3-丙烷磺内酯对所制备的纳米胶囊的表面进行两性离子改性,制备了ZNC。通过TEM、XPS分析,发现ZNC呈球形,具有核壳结构,且成功被两性离子化,其表面N、S比约为1∶1。ZNC的荧光光谱与OSP的相同,ZNC对OSP的荧光性质没有影响。此外,不同季铵化程度(QD)的ZNC的抗牛血清蛋白(BSA)污染性能不同,并随之增加而增加,在达到80%以上时,增加不再明显,ZNC的抗BSA污染性能基本达到稳定。QD为100%的ZNC对BSA的吸附量为0.4μg/mg,比季铵化前降低了64.8%。这说明以此纳米胶囊所制备的高灵敏度、快响应的光学溶解氧传感器可实现对DO的长期在线监测,且经过两性离子改性后对生物体内或血液中的溶解氧检测具有较好的应用前景。
王傲[10]2013年在《多胺类锌酞菁及其水溶性衍生物的合成与性质研究》文中研究指明光动力疗法(PDT)作为一种新型的肿瘤治疗手段,已被广泛应用于皮肤癌、肺癌等多种实体肿瘤的治疗。PDT的叁要素为光敏剂、光和分子氧,叁要素通过综合作用实现肿瘤的治疗。酞菁类化合物因为具有良好的生理相容性及卓越的光敏抗肿瘤活性等特点成为备受关注的光疗药物。本论文在总结现有酞菁类光敏剂研究成果的基础之上,针对可用于PDT的酞菁类光敏剂现存的问题,以增强酞菁类光敏剂的水溶性和光敏活性为目的,设计合成了多个多胺类锌酞菁及其水溶性衍生物,并对它们的溶解性、光谱性质、光化学性质和体外抗肿瘤活性等进行了研究,主要研究成果如下:1)设计合成了五个酞菁前体,分别为N-叁苯甲基-1,2-二胺(A1)、4-((2-(叁苯甲氨基)乙氨基)甲基)苯酚(A2)、4-(4-((2-(叁苯甲氨基)乙氨基)甲基)苯氧基)邻苯二甲腈(A3)、4-((2-(二乙基氨基)乙氨基)甲基)苯酚(B2)和4-(4-((2-(二乙基氨基)乙氨基)甲基)苯氧基)邻苯二甲腈(B3)。其中B2和B3为新化合物,A1-A3为优化合成方法合成的已见报道的化合物。设计合成了六个四取代的多胺类锌酞菁及其水溶性衍生物,分别为2(3),9(10),16(17),23(24)-四-(((2-(叁苯甲氨基)乙氨基)甲基)苯氧基)酞菁锌(Ⅱ)(ZnPc1)、2(3),9(10),16(17),23(24)-四-(((2-氨基乙氨基)甲基)苯氧基)酞菁锌(Ⅱ)(ZnPc2)和2(3),9(10),16(17),23(24)-四-(((2-(二乙氨基)乙氨基)甲基)苯氧基)酞菁锌(Ⅱ)(ZnPc4)、季胺化2(3),9(10),16(17),23(24)-四-(((2-氨基乙氨基)甲基)苯氧基)酞菁锌(Ⅱ)(ZnPc3)、2(3),9(10),16(17),23(24)-四-(((2-(二乙氨基)乙氨基)甲基)苯氧基)酞菁锌(Ⅱ)盐酸盐(ZnPc5)和季胺化2(3),9(10),16(17),23(24)-四-(((2-(二乙氨基)乙氨基)甲基)苯氧基)酞菁锌(Ⅱ)(ZnPc6)。其中ZnPc2-ZnPc6为新化合物。通过紫外、红外、核磁、元素分析、能谱等手段表征了化合物的结构。2)研究各酞菁化合物的溶解性发现,多胺类酞菁具有亲脂的特性,其对应的季铵盐类和盐酸盐类水溶性衍生物不仅在水中均具有较好的溶解度,在部分有机溶剂中也有较好的溶解度,从而在一定程度上具有两亲性。3)研究各酞菁化合物的吸收光谱、光稳定性、聚集和荧光性质等发现,相比于对应的多胺类酞菁,季铵盐类水溶性衍生物在水中具有较低的聚集度和较强的荧光,但光稳定性有所下降;盐酸盐水溶性衍生物具有较高的光稳定性和较强的荧光,但在水中的聚集程度无明显下降。4)研究各酞菁化合物的光敏活性和体外抗肿瘤活性发现,相比于相应的多胺类酞菁,其水溶性衍生物的活性氧产生能力和体外抗肿瘤活性均有显着提高。5)综合分析各酞菁化合物的相关性质表明,多胺类酞菁尤其是季铵盐和盐酸盐类水溶性衍生物,因为优异的光谱、光敏性质和体外抗肿瘤活性而具有临床应用的前景。
参考文献：
[1]. 含有两性离子的水溶性卟啉的合成及其生物活性研究[D]. 陈志航. 武汉大学. 2004
[2]. 分子刷型水溶性共轭聚合物的合成、表征与传感应用研究[D]. 张志勇. 南京邮电大学. 2012
[3]. 基于双亲性聚合物和环糊精聚轮烷的纳米药物载体的制备及生物学效应研究[D]. 张嘉梁. 南京大学. 2017
[4]. 氨基酸卟啉合成、自聚集行为及对生物分子识别的研究[D]. 陈欣. 济南大学. 2009
[5]. 小分子光学探针设计、合成与传感应用[D]. 李银辉. 湖南大学. 2012
[6]. 癌症诊治用纳米硅质体的制备及功能研究[D]. 梁晓龙. 哈尔滨工业大学. 2012
[7]. 表面活性剂好氧初级生物降解研究[D]. 秦勇. 太原理工大学. 2006
[8]. 两亲性聚合物纳米粒的稳定性和透膜性研究[D]. 孙瑜. 天津大学. 2016
[9]. 氧敏性纳米聚合物胶囊的构筑及其两性离子改性[D]. 郭飞. 浙江工业大学. 2017
[10]. 多胺类锌酞菁及其水溶性衍生物的合成与性质研究[D]. 王傲. 南京师范大学. 2013
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