基于刚性大环分子和笼状分子的人工跨膜通道研究

发布时间：2017-12-15 03:02

  本文关键词：基于刚性大环分子和笼状分子的人工跨膜通道研究

  更多相关文章： 人工跨膜通道 刚性分子 大环分子 笼状分子 跨膜运输

【摘要】：人工跨膜通道是仿照生物体中天然离子通道结构和功能合成的一类分子,迄今为止,人们已经设计和合成了多种可用作人工跨膜通道的分子,包括有机小分子、多肽模拟分子、大环分子、聚合物和金属有机框架等,并初步研究了其在药物运输,信号传导,分子识别等方面的多重作用。但有关刚性大环分子和笼状分子的跨膜通道研究较为罕见。本文通过动态共价化学反应合成了苯乙烯大环分子、苯乙炔大环分子、嵌卟啉笼状分子等一系列具有不同侧链的刚性大环分子和笼状分子,并基于稳定的磷脂双分子层脂质体,研究了上述刚性分子作为离子和小分子通道的活性与作用机制,并在细胞实验中进一步验证了刚性笼状分子的跨膜运输活性。首先,本文基于烯烃双键或炔烃三键的动态共价化学反应分别合成了一系列含不同侧链的六元苯乙烯或六元苯乙炔刚性大环分子,进而研究和比较了其作为质子和小分子通道的活性。实验结果表明,侧链的长度和极性对于刚性大环分子跨膜通道的形成和运输能力均有很大影响,且大环分子的聚集性强更有利于离子运输。此外,本文在刚性二维大环分子的研究基础上,合成了一系列含不同侧链的刚性三维笼状分子(亦被称为共价有机多面体,covalent organic polyhedrons,COPs),探究了这些嵌卟啉的亚芳炔笼状分子作为跨膜通道对阳离子、阴离子及小分子的运输活性。实验结果发现,含有疏水侧链的笼状分子可插入到磷脂双分子层中,并介导离子和小分子(如钙黄绿素)跨膜运输,研究结果还表明,类磷脂疏水尾部的长烃基侧链能提高通道的运输能力,相反,短或极性更强的侧链则会减弱其通道活性。动力学分析结果表明质子运输速率与长侧链笼状分子(Cage3)的浓度呈线性关系,从而证实了Cage3的单分子跨膜通道机制。而Cage3的中间空腔在被C70填充后则会导致其跨膜通道功能失效,这表明了Cage3的离子运输的确是由其内部空腔介导。细胞实验表明这种高度稳定的刚性笼状分子可介导小分子运输,有可能作为人工跨膜通道应用于信号传导和药物运输等领域。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q25

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 ;细胞膜通道——2003年诺贝尔化学奖的解读[J];现代临床医学生物工程学杂志;2005年03期

2 肖家思;;膜载体和膜通道研究的某些进展[J];四川生理科学动态;1985年01期

3 邵丽清,董仁杰;双球形模型膜系统及其在膜通道研究中的应用[J];生物化学与生物物理进展;1993年02期

4 徐惠,马宏佳,张守林;细胞膜通道揭秘——2003年诺贝尔化学奖简介[J];化学教育;2004年01期

5 张辉,许家栋,牛中奇,谷文韬,李宗领;离子跨膜迁移几率对电磁波的响应[J];中国医学物理学杂志;2004年03期

6 聂雪川;吴锋民;周晓艳;何俊霞;冯梅;陆杭军;;周期性外力驱动甘油分子通过膜通道的机制[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2012年04期

7 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 侯军利;;单分子的人工跨膜通道[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第18分会：超分子组装与软物质材料[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 何屹;膜蛋白形成瞬间被成功拍摄[N];科技日报;2011年

2 闫慧 章静波;细胞膜通道之谜[N];健康报;2003年

3 岩林;叩开细胞“城门”[N];中国化工报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 户新宇;基于刚性大环分子和笼状分子的人工跨膜通道研究[D];吉林大学;2016年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陈磊;基于柱芳烃人工跨膜通道的构建与输送研究[D];复旦大学;2013年

2 张冰强;膜通道内纵向涡强化传质的数值研究[D];清华大学;2010年

，

本文编号：1290344