環(huán)糊精超分子體系在生物檢測及基因-藥物聯合治療領域的研究.pdf

1、傳統(tǒng)化學主要研究共價鍵所連分子的結構、性能及合成等，而上世紀70年代，J. M. Lehn等學者提出了超分子的概念。超分子通常是指多種分子通過分子間相互作用結合在一起組成的有特定結構和功能的分子，而環(huán)糊精（CDs）獨特的結構和性能使得其在超分子領域有非常重要的研究意義。
　　環(huán)糊精是直鏈淀粉在環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶作用下生成的由6~12個D-吡喃葡萄糖單元通過α-1,4糖苷鍵鏈接起來的環(huán)狀低聚糖。其中，具有重要研究意義的是分別含有6

2、、7、8個葡萄糖單元的分子，分別稱為α-、β-、γ-環(huán)糊精。環(huán)糊精具有獨特的兩端開口、外腔親水、內腔疏水的兩親性中空桶狀立體結構，其空腔可以包合特定尺寸的分子（如惰性氣體、藥物、金屬離子等），通過這種主客相互作用，環(huán)糊精能與客體分子形成穩(wěn)定的超分子復合物。環(huán)糊精分子外壁還含有大量反應活性各異的醇羥基，這些羥基不僅使環(huán)糊精外腔親水，還為環(huán)糊精提供了多個修飾位點。在環(huán)糊精上引入修飾基團能對其進行改性，得到具有不同性質或功能的新型環(huán)糊精衍生物

3、。另外，由于環(huán)糊精具有較好的生物相容性，近年來，環(huán)糊精在藥學、化妝品、農業(yè)、食品、環(huán)境、醫(yī)學等領域得到了廣泛的應用。
　　本文利用酯化反應、“一鍋法”聚合、主客相互作用等方法制備了一系列環(huán)糊精超分子體系，并對其用于檢測腫瘤細胞內過氧化氫及基因/藥物聯合治療的生物應用進行了評估。本論文研究工作分為兩部分，具體研究內容和結論概括如下：
　　1.熒光納米顆粒的制備及其檢測腫瘤內過氧化氫效果評估
　　源于環(huán)境應力或基因突變的過

4、量過氧化氫會導致多種病理學的突變，誘發(fā)腫瘤、糖尿病及神經退行性病變等。因此，高效檢測過氧化氫具有非常重要的研究意義。我們利用羅丹明修飾的二茂鐵（Fc-RB）與熒光素標記的環(huán)糊精（FITC-β-CD）之間的多重非共價相互作用，成功構建了一類具有熒光能量共振轉移（Fluorescence resonance energy transfer，FRET）效應的兩親性超分子熒光納米顆粒，用于檢測腫瘤內的過氧化氫。首先，通過簡單的主客相互作用，將F

5、c-RB與FITC-β-CD絡合在一起。再利用FITC-β-CD/Fc-RB超分子體系的兩親性，在特定的溶劑中自組裝形成超分子熒光納米顆粒，縮短熒光分子RB與FITC間的距離，使材料表現出FRET效應。體外熒光實驗證明，這種熒光納米顆粒對過氧化氫具有高靈敏性，檢測限約為10μM，能檢測出腫瘤細胞內的過氧化氫。細胞實驗進一步證實，當這種熒光納米粒子被腫瘤細胞內吞后，腫瘤細胞內源性過氧化氫能破壞環(huán)糊精與二茂鐵間的相互作用，進一步破壞超分子熒

6、光納米顆粒的FRET效應，使超分子納米顆粒發(fā)出綠色熒光。而正常細胞中的過氧化氫不足以破壞納米顆粒的FRET效應，納米顆粒發(fā)出紅色熒光。我們相信，這種利用多重非共價相互作用構建功能超分子體系的學術思想可用于開發(fā)更多新型的多功能探針。
　　2.環(huán)糊精-超支化聚酯胺介導的基因轉染及載藥研究
　　在成功構建了環(huán)糊精的超分子體系進行生物檢測后，我們進一步將環(huán)糊精的獨特性質應用于基因轉染和治療。眾所周知，單基因疾病病因的識別一直是基因治

7、療研究的熱點，為了有效改善錯誤的基因序列，我們需要研制出高效、安全的基因載體來輸送正確序列的核酸。基于此，我們利用溫和可控的“A2+B3/B2”策略構建了一種高度支化的聚酯胺非病毒基因治療載體（HPAE）。HPAE能在多種細胞中高效表達重組蛋白水平，結合HPAE的優(yōu)勢，我們將其與β-環(huán)糊精鍵合在一起，降低載體生物毒性，并利用環(huán)糊精的疏水空腔包合疏水藥物雙硫侖，提高藥物溶解度，結合基因治療和藥物治療的優(yōu)勢，共同治療乳腺癌。我們相信這種功能