ZetaPlus测定纳米级别的囊泡尺寸和zeta电位实例

关键词：囊泡； 静电作用； 融合； 分裂； 多层膜； 细胞包裹； 载药抑瘤；

文献名：基于天然大分子的高分子囊泡和载药纳米凝胶研究

作者：姚伟（南京大学， 高分子化学与物理， 2012， 博士）

导师：蒋锡群

摘要：超分子化学是指分子间通过诸如氢键、静电相互作用、亲疏水作用等非共价键连接而组合在一起,形成有序的结构。这样的现象在自然界中是普遍存在的。例如,长程有序的丝状蛋白单体构成的细胞骨架；磷脂和蛋白等分子通过亲疏水作用构成细胞膜等。从上个世纪90年代起,高分子囊泡的合成和研究作为超分子化学的一个分支,发展的极为迅速。人们利用各种分子在亲疏水相互作用的诱导下合成了各多种多样的囊泡。同时,人工合成的囊泡作为细胞模型的研究也获得了迅速的发展。另外,高分子囊泡因为结构的特殊性,使其在应用方面有着很大的潜力。近年来,本课题组发展了“大分子-单体对”法组装高分子纳米载体,特别是基于天然大分子的组装体。通过将与大分子相互作用的单体进行聚合的方式,成功在水溶液中自组装得到了一系列的高分子组装体。在本论文中,作者采用带有负电荷的肝素(HEP)或软骨素(CS)大分子与带有正电荷的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEA)单体组成“大分子-单体对”,在水溶液中聚合DEA。通过控制聚合条件和投料比例,自组装得到了一系列结构不同的大分子囊泡,并且对这些囊泡进行了深入的研究。具体的研究内容如下：1)将HEP和DEA组成大分子单体对,并在水溶液中聚合DEA.通过聚合产生的聚甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯PDEA与HEP的静电相互作用成功地在水溶液中制备了HEP-PDEA纳米囊泡,并且通过交联作用对其进行了加固。2)通过选用亲水基团数少于HEP的CS分子与DEA组成大分子单体对,并聚合DEA成功地组装了尺寸跨度为数十纳米到数十微米的CS-PDEA囊泡,。通过实时观察,对CS-PDEA囊泡的融合进行了研究,并推断CS-PDEA囊泡上存在的缺陷是囊泡融合的主要因素。进一步地,通过渗透压响应和NaCl诱导缺陷进一步证明了缺陷的存在和缺陷对囊泡融合的作用。另外,作者发现通过在CS-PDEA囊泡水溶液中加入天冬氨酸可诱导囊泡的分裂,加深我们对囊泡融合与分裂的认识。3)通过CS-PDEA静电复合物膜的水合作用,成功地组装了带有超厚壁的CS-PDEA巨型多壁囊泡,并且发现该巨型多壁囊泡的形成经历了巨型复合囊泡的形成,复合囊泡内小囊泡的多次融合及囊泡壁的重排等阶段。由于CS-PDEA巨型多壁囊泡的组装过程简单、温和,没有有机溶剂,膜具有选择性透过的性质,因而被用来对活细胞进行包埋,并成功地将毕赤酵母细胞包裹到CS-PDEA巨型多壁囊泡内。研究发现超厚的囊泡壁可阻挡生物大分子——溶菌酶的进功,有效地保护了包裹的毕赤酵母细胞。4)鉴于HEP分子具有良好的生物活性功能及二硫键对肿瘤细胞的敏感性,通过在HEP分子上引入双键基团及使用含有二硫键的交联剂成功地制备了HEP纳米凝胶及载药纳米粒子。通过药物释放、细胞毒性、活体成像、生物分布及体内抗肿瘤实验发现HEP纳米凝胶具有突出的肿瘤靶向能力,并表现出优异的抗肿瘤活性。