基于短肽的小分子水凝膠的設計、合成及其在組織工程與藥物釋放系統(tǒng)中的應用.pdf

1、通過非共價鍵自組裝形成的小分子水凝膠在細胞培養(yǎng)，酶的固定化，藥物釋放，組織工程等方面顯示了很好的應用前景。通過控制外界條件的改變(溫度，pH，離子強度，光，酶等)可以促發(fā)成膠因子從溶液到水凝膠的相變。在這些形成水凝膠的方法中，由于酶催化反應條件溫和、高效、生物相容性好等優(yōu)點已經在酶抑制劑篩選、生物礦化、抑制細菌和癌細胞生長、藥物傳輸?shù)确矫娴玫搅藨谩?br>　　 本論文第二章提出了降低成膠前體分子成膠濃度可以有效降低水凝膠毒性的概念。

2、首次報道了具有最低成膠濃度的短肽分子Nap-GFFpY-OMe，我們發(fā)現(xiàn)1g該化合物可以包裹1升的水形成水凝膠。最后我們初步探索了所形成的水凝膠在細胞三維培養(yǎng)方面的應用；論文第三章主要研究了基于短肽的小分子水凝膠在酶催化作用下分子結構與成膠性能的關系。從Nap-GFFpY-OMe出發(fā)，我們分別研究了N端取代基團，萘環(huán)和苯丙氨酸之間甘氨酸的數(shù)量以及苯丙氨酸的數(shù)量等因素對成膠性能的影響，這是迄今為止首次對成膠因子結構與成膠性能的系統(tǒng)研究。最

3、后在細胞水平上對它們的生物相容性進行了初步驗證。發(fā)現(xiàn)了三種成膠因子的最低成膠濃度比它們的半數(shù)致死率還低，其中NapGGGFFpYOMe的細胞半數(shù)致死率比最低成膠濃度高12倍，這初步說明本研究的小分子水凝膠體系具有非常好的生物相容性，對它們以后在細胞培養(yǎng)，組織工程，再生醫(yī)學等方面的應用提供了基本的前提。
　　 本論文的第四章主要探索了小分子水凝膠在組織工程中的應用。把功能型蛋白質中起作用的功能區(qū)域連接在成膠因子上，從而模擬天然蛋白

4、質的生物功能。我們利用膠原蛋白組成成分的特點，把膠原蛋白的重復三肽(Gly-X-Y)引入到成膠體系中。在成功得到一系列成膠因子后，對它們的二級結構，內部微觀形貌等進行了表征，并證明它們能作為3T3細胞二維培養(yǎng)的良好基質。結合細胞外基質有許多糖類組成的特點，本論文首次嘗試把糖類分子引入到小分子水凝膠體系，期望得到類似于細胞外基質功能的小分子水凝膠。在成功合成前體分子之后，對它們在細胞培養(yǎng)方面的應用進行了探索，我們發(fā)現(xiàn)基于糖-多肽的小分子水

5、凝膠不僅能促進細胞生長，增殖，而且細胞形態(tài)也比較接近于天然的狀態(tài)，并且該類水凝膠適合NIH3T3，HepG2，AD293，Hela細胞的二維培養(yǎng)。
　　 本論文的第五章闡述了基于疏水藥物水凝膠的設計、合成及應用?，F(xiàn)有的藥物載體都是通過物理包裹的方式來運輸藥物。本章首次提出疏水藥物自己作為藥物載體的概念。紫杉醇雖然具有非常好的療效，但是由于其難溶性，輔助溶劑的毒性等限制了其應用。同時由于很多癌細胞表面高表達葉酸分子，并且葉酸屬于一

6、種維生素，具有良好的生物相容性。根據(jù)這些我們合理設計并且合成了靶向性的抗癌藥物水凝膠體系。相比較高分子水凝膠和其它小分子水凝膠體系，該體系不僅提高紫杉醇的溶解性和包封率，而且還能緩慢釋放藥物。通過原子力顯微鏡發(fā)現(xiàn)該水凝膠的三維結構為50 nm左右的納米球，并且用不同的緩沖液稀釋后，該納米球仍穩(wěn)定存在。體外細胞實驗證明該水凝膠的抗癌活性和紫杉醇幾乎相當。該藥物傳輸體系作為一種新型的藥物傳輸系統(tǒng)，不僅適用于紫杉醇的傳輸，其它疏水性藥物經過合

7、理的設計都適合。并且該體系形成的水凝膠可以注射，因此該藥物傳輸體系在癌癥治療和納米醫(yī)學領域有很大的應用前景。
　　 本論文第六章研究了小分子水凝膠在蛋白質工程方面的應用。觸變性的小分子水凝膠由于能很快的進行膠-溶液-膠的變化，因此在藥物傳輸，細胞培養(yǎng)等方面有很好的應用前景。在蛋白質結構解析和活性蛋白質的保存和運輸過程中，經常會遇到蛋白質降解的難題。至今還沒有好的方法來解決這一難題。本章首次把小分子水凝膠應用在防止蛋白質降解方面，