功能性短肽水凝胶自组装研究及在神经再生方面的应用

发布时间：2020-04-06 04:29

【摘要】：RADA16-I(Ac-(RADA)_4-CONH_2)是被广泛研究的自组装短肽(Self-assembling peptide,SAP),它可以通过有序的自组装形成稳定的二级结构,进而形成纳米纤维水凝胶。通过在RADA16-I末端连接具有功能性的短肽序列,使得修饰后的短肽可以进一步获得生物功能,从而拓展其应用范围。然而,末端功能性短肽序列的加入对RADA16-I型SAP自组装机理的影响并不明确。在本课题中,我们利用RGD功能化短肽修饰RADA16-I,通过控制RGD与RADA16-I之间的氨基酸序列设计了一系列中性pH条件下净电荷和疏水性不同的SAPs,系统研究了RADA16-I末端序列对短肽自组装的影响。此外,我们还利用短肽与生长因子之间的静电作用,考察了中性pH条件下带有不同电荷的短肽装载生长因子的释放情况,并考察其在促进神经再生方面的应用。具体研究内容如下:1.利用拉曼光谱、圆二色谱和原子力显微镜考察体系中不同电荷和疏水性的功能性SAP的组装情况,结果表明纳米纤维的形态和二级结构在很大程度上取决于疏水作用与静电作用之间的平衡。研究结果有助于指导人们设计SAP序列功能化改性。2.利用短肽与生长因子之间的静电作用,建立活性自组装短肽RADA16-IKVAV、RADA16-RGD和生长因子CNTF/β-NGF之间的配伍组合,考察各组合装载生长因子后的释放情况。同时构建脊髓损伤模型,分别考察术后两周和两月的神经再生情况,研究发现短肽的电荷和纤维密度可对不同电荷生长因子的释放速率产生影响,材料对生长因子的释放可起到缓释调控的作用。此外,RADA16-IKVAV和RADA16-RGD混合后的水凝胶负载生长因子,能够促进神经轴突纤维再生,并可修复脊髓损伤。
【图文】：

图 1-2-1-1 EAK 型多肽自组装水凝胶组装模型[45]。该类型的短肽能形成三维纳米纤维支架并且能够支持细胞生长中一个典型的例子就是 RAD16-I(RADARADARADARADA)，酸，A）和亲水性氨基酸（精氨酸，，R 和天冬氨酸，D）重复片, 41]。该短肽通过纤维交织组成三维网络结构，并最终形成稳定。上述类型短肽序列是由亲水性和疏水性氨基酸片段周期性交具有极性和非极性面。在极性带电侧，正电荷和负电荷通过分一起，而在非极性侧，丙氨酸通过疏水作用相互结合在一起，侧可与水分子相互作用，最终形成含水量可高达 99.9%的水凝观形貌如图 1-2-1-2 所示。

图 1-2-1-2 RAD16-I 型短肽水凝胶的分子模拟结构图和微观形貌[33]。个典型例子是 RAD16-II（Ac-RARADADARARADADA-CONH2），它也性的氨基酸片段周期性交替组成[46]，其分子结构模型图[33]如图 1-2-1-3 II 类似，RAD16-II 在水中高度可溶并能自组装形成稳定的 β-折叠结构。是通过离子间的相互作用，主链间的氢键作用以及丙氨酸甲基之间的疏叠后自组装成大分子结构，并最终形成含水量大于 99％的水凝胶，研究I 和 RAD16-II 都是能够为神经突触生长和突触形成提供支持的基质[47]。图 1-2-1-3 RAD16-II 分子结构模型示意图[33]。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08

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本文编号：2616012