蛋白核小球藻持续产氢体系的构筑

发布时间：2021-10-23 23:23

　　生物制氢由于其干净清洁、成本低从而引起了研究者的广泛关注。一些生物细胞体内存在氢化酶,可以还原质子氢产生氢气。然而,氢化酶非常容易失活,且随着细胞的凋亡,不能继续提供产生氢气的物质条件光合电子,使产氢终止,体内氢化酶不能得到利用。因此本课题提出一种利用细胞表面工程策略,实现可不依赖于绿藻细胞活性持续产氢的方法。这种构筑细胞内外物质传输桥梁的方法为未来生物细胞深入广泛的利用和功能的开发提供新的思路和方法。本论文具体研究内容如下:首先,构筑内外电子传递桥梁。以蛋白核小球藻为基本生物体,通过静电相互作用在其表面修饰三价铁离子。利用其氧化作用,在生物体表面原位氧化吡咯形成聚吡咯,同时在其中掺杂漆酶,构筑可将外部电子转移到生物体内部的聚吡咯-漆酶复合层。其次,构筑外界供电子体系,实现外部电子持续向内部供应。通过向外界介质中加入水溶性伊红作为光敏剂,使其在光照条件下由基态变为激发态,容易将电子传递给导电介质同时变为氧化态。加入三乙醇胺作为供电子体,其可将电子传递给氧化态的光敏剂使其重新回到基态,完成电子传递循环,以保证外界电子的持续供给。最后,营造体系厌氧环境。蛋白核小球藻体内存在生物酶-氢酶在有... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

聚电解质介导多壁碳纳米管在酵母细胞表面组装示意图[24]

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文3图1-1聚电解质介导多壁碳纳米管在酵母细胞表面组装示意图[24]2019年，陈国平[28]老师课题组利用静电层层组装组装与点击化学相结合的方法，实现了酶响应聚合物纳米壳对单个活细胞的纳米封装。如图1-2所示，首先将阴离子和阳离子型的明胶-聚乙二醇-马来酰胺通过静电相互作用吸附于细胞表面，利用两端巯基化的多肽进行交联，通过巯基与马来酰胺的点击化学反应，最后利用基质金属蛋白酶酶解多肽，释放细胞。该包封方法生物相容性好，可维持正常细胞活性，在长时间的培养过程中，包封的聚合物外壳是稳定的，且封装后的细胞具有较高的存活率和生理应激保护能力。可以通过改变LbL的循环次数来控制包封层的通透性，通过肿瘤相关酶MMP-7对肽链进行酶解，实现细胞的可控和理想的释放。该项工作解决了在细胞治疗过程中由于注射或体内循环产生应力所造成的细胞存活率和免疫排斥的问题，为细胞治疗特别是细胞癌症治疗提供了一种潜在方法。但文章思想并不太新颖，实验很简单，只进行了一些体外实验，实际应用起来还存在一定困难。图1-2明胶-聚乙二醇-马来酰胺包覆骨髓间充斥细胞示意图[28]2017年，苏宝莲[29]老师课题组也是通过在单细胞表面包覆聚多巴胺，如图1-3所示，聚多巴胺可以与细胞表面的糖蛋白进行结合，以提高细胞催化不对称反应的活性，通过控制聚合的时间来控制保护层的厚度。这种在细胞表面构筑多巴胺保护壳层的方法，不仅能够提高细胞在苛刻条件下的生存能力，还可以在聚多巴胺表面粘附其他材料，如二氧化钛二氧化硅和四氧化三铁磁性纳米粒子等，赋予细胞更多功能，增加细胞稳定性。但该项工作未进行更多方面功能的开发和研究。

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文4图1-3单个细胞表面包覆聚多巴胺涂层和后功能化原理图[29]2019年，C.JeffreyBrinker[30]利用非生物材料制造出一种合成外骨骼保护动物细胞，形成过程及其简单，只需几秒钟即可形成，如图1-4所示，首先制备出所需的纳米粒子，与细胞培养加入粒子间配体进行交联，即可形成。不仅保护细胞免受外界渗透压活性氧、pH和紫外线等的刺激且赋予细胞某些特殊的功能诸如气体检测、多荧光标记、磁性、导电等，合成的纳米粒子具有多种化学成分和多种功能，与细胞表面蛋白质或其他成分通过多种非共价键结合，与细胞表面自然相互作用，对材料要求极低，反应条件也较为温和。图1-4动物细胞表面包覆纳米粒子原理图[30]

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚乳酸-聚吡咯/银多层复合抗菌薄膜的制备与性能表征[J]. 毛龙,姚进,刘跃军,白永康.  表面技术. 2019(01)
[2]氮、锰、硫缺乏对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa光合产氢及其生长的影响[J]. 张磊,桑敏,李爱芬,张成武.  生物工程学报. 2010(04)
[3]4种海洋绿藻光合放氢特征的研究[J]. 管英富,邓麦村,虞星炬,金美芳,张卫.  海洋科学. 2004(09)



本文编号：3454118