可见光接枝聚合制备中空壳层包覆单个酵母细胞研究
发布时间：2021-06-03 18:33
单细胞包覆作为人造细胞外壳技术的一种,能够增加细胞的稳定性并提高其对外界环境的耐受性,在细胞储存、细胞治疗、药物递送、细胞传感器、生物催化等领域有着广泛的应用。目前的单细胞修饰技术所引入壳层多与细胞表面直接接触,容易对细胞产生额外的物理/化学压迫干扰。针对此问题,本论文基于仿生矿化法和可见光交联接枝聚合技术,开发了一种制备聚合物中空壳层包覆酵母细胞的方法。论文主要研究内容和成果如下:1.通过仿生矿化法在酵母细胞表面制备了无机矿化层。首先以聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）和聚丙烯酸（PAA）为聚电解质在酵母细胞表面进行层层自组装改性,在此基础上探究了在酵母细胞表面引入碳酸钙和磷酸钙无机沉积层的特点和规律。在酵母细胞表面成功制备了包覆完整的磷酸钙沉积层,其在pH=7.4时表面电位为-19.54 mV,为下一步吸附聚乙烯亚胺（PEI）作为光引发反应氢供体提供了基础。2.基于可见光接枝聚合开发了一种中空壳层包覆单个酵母细胞的新方法。首先通过静电吸附将PEI引入磷酸钙壳层包裹的酵母细胞表面。进而在水溶液中基于硫杂蒽酮儿茶酚-O,O-二乙酸（TX-Ct）/PEI引发体系,通过可见光照射引发...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１＿１鸡蛋外壳示意图［３】
?第一章绪论???目前细胞表面的层层自组装所用的带正电的聚电解质主要有聚二烯丙基二甲基??氯化铵（ＰＤＡＤＭＡＣ），聚乙烯亚胺（ＰＥ１），聚丙烯胺盐酸盐（ＰＡＨ）等。带负电的??聚电解质主要有聚丙烯酸（ＰＡＡ），聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）等。??图丨－２层层自组装包覆单细胞示意图［３｜１??Ｆｉｇ．１－２?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?Ｓｉｎｇｌｅ－Ｃｅｌｌｓ?ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ?ｂｙ?ＬｂＬ［３ｌ］??由于层层自组装是通过静电作用吸附聚电解质层，这种方式可以快速、便捷地在??细胞表面形成包覆层，然而ＬｂＬ的多分子层通常通过物理作用结合，其稳定性较差??［２７，３２］。为解决这一问题，可以通过交联层层自组装法来提高机械稳定性［３３，３４］。例如??图１－３?（ａ）形成多层聚电解质层后，利用儿茶酚接枝ＰＥＩ和透明质酸发生交联；随后，??如图１－３?（ｂ）中原位交联法被应用到酵母细胞表面来提高细胞的稳定性。??（ｉ）??°ｌＴｒ°ｌ?、＂ＮＭｉ＿??＾?Ｏ?Ｃｒｏｓｓ－Ｌｉｎｋｉｎｇ＾??ｈＨ?ｒＪｔ?＿?ｔ?＼＾Ｕ?Ｈ〇〇ｉ４??（ｂ）?－ＨｉＮｋ??Ｑ?ｃ°（°?（°Ｃ°??＼－ｓ７?＊ＨＮ?Ｃｒｏｓｓ－Ｌｉｎｋｉｎｇ??／?＼?—－．．．ｉ?—－??？丨?ｉ?／?＼??ＨＳ?ｐＨ?７．４?￥??０?Ｏｔｔｏ＾?Ｏ?ＯＮ＊４??ＯｓＪ?０？／?ＯＷ?ＯＷ????ｙｆａ－ｎ???图１－３交联方式在层层自组装包覆细胞机理图［ｌ］?？??Ｆｉｇ．１－３?Ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇ?ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ?ｉｎ?ＬｂＬ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｏｆ?ｃｅｌｌｓ１＇１??３??
?北京化工大学硕士研宂生学位论文???理的方式除去无机模板，从而得到中空壳层。??ｍＶ?ｒｕ＾ｌ??（＃＞?＝?ｎ?＝?ｍ：?—＾?ｎ—??鉍脚＿ｘ？＾?ｃ？ｃ％?ｒ？：“徽祕?ｃ？ａ＞ｔ?ｒｘ＜ｔ?伽《？？?ｃａｃｗ?＿邮１〇￣?切細?ｃ？ｃｏ４??’?？？＊?、，?２?霧?１１??！?Ｓ．？．ｖｉ，ｓｓ?ｖ?，？?ｎ．?？＊＊■?＜?｜?ｖ￡??＜ｂ＞?Ｉ?〇ＪｃＣ：Ｓ／、ｓ?丨??＼、似，?二．，??图１－６可见光接枝聚合制备封装ＧＯＤ的微囊反应示意图??Ｆｉｇ．?１－６?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＧＯＤ?ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ?ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ??Ｐｅｔｒ〇Ｖ［５３〗利用牛血清蛋白（ＢＳＡ）和ＣａＣｈ、Ｎａ２Ｃ０３共沉淀，得到包裹蛋白质的??碳酸钙粒子，再用ＬｂＬ的方式将ＰＡＨ和ＰＳＳ吸附５个循环，制备出了封装蛋白质的??聚电解质微囊，得到了一种将蛋白质封装在聚电解质微囊中的方法。ＯＩｉＶｅｒ［５４］以碳酸??钙粒子为模板，利用ＬｂＬ法得到了固定化酶的聚电解质微囊。我们以碳酸钙微球作为??模板成功将葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）封装在了聚合物微囊中（如图１－６所示）。??制备中空壳层在固定化酶方面已经有了较为广泛的应用，但是目前在细胞表面修??饰方面还鲜有报道。利用中空壳层进行细胞表面修饰的模板和包覆层需要具备良好的??生物相容性、机械性能及稳定性等特点。而仿生矿化的方法条件温和，对细胞活性影??响较校层层自组装虽然可以结合无机模板法制备中空壳层，但是需要带有异种电荷??的聚电解质多次吸附，存在操作步骤繁琐耗时的问题，且聚电解质层稳定性较差，限?
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳酸钙晶型调控的影响因素研究[J]. 黄亮亮,马向东,刘文凯,薛宝达,刘东方. 山东工业技术. 2017(07)
[2]pH敏感聚合物水凝胶的实验研究[J]. 王志龙,杨元全,李树斌,郭艳. 化学工程师. 2004(10)
[3]pH敏感聚合物的应用[J]. 周江,张怀文,魏秀丽. 新疆石油科技. 2003(04)
博士论文
[1]可见光引发可控活性聚合固定化酶与包覆细胞研究[D]. 王冠.北京化工大学 2018
[2]可见光引发的表面可控/活性接枝交联聚合及应用于酶固定化研究[D]. 朱兴.北京化工大学 2016
[3]细胞壳化：基于表面工程的细胞功能化[D]. 王本.浙江大学 2011
[4]可生物降解磷酸钙及复合材料的制备及性能研究[D]. 李延报.浙江大学 2005
硕士论文
[1]可见光表面接枝聚合制备中空微囊固定化酶研究[D]. 邵广俊.北京化工大学 2019
[2]碳酸钙的仿生矿化[D]. 张卓娜.浙江大学 2012
[3]含有碳酸钙载体的功能化细胞的制备、表征及其应用[D]. 陈会锋.河南师范大学 2011
本文编号：3211028
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１＿１鸡蛋外壳示意图［３】
?第一章绪论???目前细胞表面的层层自组装所用的带正电的聚电解质主要有聚二烯丙基二甲基??氯化铵（ＰＤＡＤＭＡＣ），聚乙烯亚胺（ＰＥ１），聚丙烯胺盐酸盐（ＰＡＨ）等。带负电的??聚电解质主要有聚丙烯酸（ＰＡＡ），聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）等。??图丨－２层层自组装包覆单细胞示意图［３｜１??Ｆｉｇ．１－２?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?Ｓｉｎｇｌｅ－Ｃｅｌｌｓ?ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ?ｂｙ?ＬｂＬ［３ｌ］??由于层层自组装是通过静电作用吸附聚电解质层，这种方式可以快速、便捷地在??细胞表面形成包覆层，然而ＬｂＬ的多分子层通常通过物理作用结合，其稳定性较差??［２７，３２］。为解决这一问题，可以通过交联层层自组装法来提高机械稳定性［３３，３４］。例如??图１－３?（ａ）形成多层聚电解质层后，利用儿茶酚接枝ＰＥＩ和透明质酸发生交联；随后，??如图１－３?（ｂ）中原位交联法被应用到酵母细胞表面来提高细胞的稳定性。??（ｉ）??°ｌＴｒ°ｌ?、＂ＮＭｉ＿??＾?Ｏ?Ｃｒｏｓｓ－Ｌｉｎｋｉｎｇ＾??ｈＨ?ｒＪｔ?＿?ｔ?＼＾Ｕ?Ｈ〇〇ｉ４??（ｂ）?－ＨｉＮｋ??Ｑ?ｃ°（°?（°Ｃ°??＼－ｓ７?＊ＨＮ?Ｃｒｏｓｓ－Ｌｉｎｋｉｎｇ??／?＼?—－．．．ｉ?—－??？丨?ｉ?／?＼??ＨＳ?ｐＨ?７．４?￥??０?Ｏｔｔｏ＾?Ｏ?ＯＮ＊４??ＯｓＪ?０？／?ＯＷ?ＯＷ????ｙｆａ－ｎ???图１－３交联方式在层层自组装包覆细胞机理图［ｌ］?？??Ｆｉｇ．１－３?Ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇ?ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ?ｉｎ?ＬｂＬ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｏｆ?ｃｅｌｌｓ１＇１??３??
?北京化工大学硕士研宂生学位论文???理的方式除去无机模板，从而得到中空壳层。??ｍＶ?ｒｕ＾ｌ??（＃＞?＝?ｎ?＝?ｍ：?—＾?ｎ—??鉍脚＿ｘ？＾?ｃ？ｃ％?ｒ？：“徽祕?ｃ？ａ＞ｔ?ｒｘ＜ｔ?伽《？？?ｃａｃｗ?＿邮１〇￣?切細?ｃ？ｃｏ４??’?？？＊?、，?２?霧?１１??！?Ｓ．？．ｖｉ，ｓｓ?ｖ?，？?ｎ．?？＊＊■?＜?｜?ｖ￡??＜ｂ＞?Ｉ?〇ＪｃＣ：Ｓ／、ｓ?丨??＼、似，?二．，??图１－６可见光接枝聚合制备封装ＧＯＤ的微囊反应示意图??Ｆｉｇ．?１－６?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＧＯＤ?ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ?ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ??Ｐｅｔｒ〇Ｖ［５３〗利用牛血清蛋白（ＢＳＡ）和ＣａＣｈ、Ｎａ２Ｃ０３共沉淀，得到包裹蛋白质的??碳酸钙粒子，再用ＬｂＬ的方式将ＰＡＨ和ＰＳＳ吸附５个循环，制备出了封装蛋白质的??聚电解质微囊，得到了一种将蛋白质封装在聚电解质微囊中的方法。ＯＩｉＶｅｒ［５４］以碳酸??钙粒子为模板，利用ＬｂＬ法得到了固定化酶的聚电解质微囊。我们以碳酸钙微球作为??模板成功将葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）封装在了聚合物微囊中（如图１－６所示）。??制备中空壳层在固定化酶方面已经有了较为广泛的应用，但是目前在细胞表面修??饰方面还鲜有报道。利用中空壳层进行细胞表面修饰的模板和包覆层需要具备良好的??生物相容性、机械性能及稳定性等特点。而仿生矿化的方法条件温和，对细胞活性影??响较校层层自组装虽然可以结合无机模板法制备中空壳层，但是需要带有异种电荷??的聚电解质多次吸附，存在操作步骤繁琐耗时的问题，且聚电解质层稳定性较差，限?
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳酸钙晶型调控的影响因素研究[J]. 黄亮亮,马向东,刘文凯,薛宝达,刘东方. 山东工业技术. 2017(07)
[2]pH敏感聚合物水凝胶的实验研究[J]. 王志龙,杨元全,李树斌,郭艳. 化学工程师. 2004(10)
[3]pH敏感聚合物的应用[J]. 周江,张怀文,魏秀丽. 新疆石油科技. 2003(04)
博士论文
[1]可见光引发可控活性聚合固定化酶与包覆细胞研究[D]. 王冠.北京化工大学 2018
[2]可见光引发的表面可控/活性接枝交联聚合及应用于酶固定化研究[D]. 朱兴.北京化工大学 2016
[3]细胞壳化：基于表面工程的细胞功能化[D]. 王本.浙江大学 2011
[4]可生物降解磷酸钙及复合材料的制备及性能研究[D]. 李延报.浙江大学 2005
硕士论文
[1]可见光表面接枝聚合制备中空微囊固定化酶研究[D]. 邵广俊.北京化工大学 2019
[2]碳酸钙的仿生矿化[D]. 张卓娜.浙江大学 2012
[3]含有碳酸钙载体的功能化细胞的制备、表征及其应用[D]. 陈会锋.河南师范大学 2011
本文编号：3211028
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