三种具有疏水空腔的大环超分子组装及其在生物方面的应用

发布时间：2020-04-19 12:55

【摘要】：通过超分子大环及其相应的客体分子构筑具有一定功能的超分子组装体是一项具有挑战性的工作。与传统的合成化学相比,超分子化学的优势在于能够通过主-客体之间的特异性识别和组装,以一种简便的方式来调控组装体的形貌和功能。在本论文中,我们研究了三种具有疏水空腔的大环主体葫芦脲、雷索烃和环糊精与功能性客体之间的超分子作用,并且探讨了超分子组装体在靶向给药和污水处理中的应用。具体内容如下:1.概述了超分子化学的发展背景以及常见的几种超分子大环主体,重点介绍了葫芦脲和环糊精的结构、识别组装以及在生物医学方面的应用,最后综述了近两年大环共价交联体系在膜材料制备中的应用。2.合成了苄基咪唑共价修饰的微管靶向多肽(BP),通过微管靶向多肽-微管蛋白之间的相互作用以及苄基咪唑-CB[8]之间的主-客体络合作用来有效调控微管之间的聚集,从而诱导细胞凋亡和体内肿瘤的消融。3.以雷索烃(MC4RA)和对苯二甲酰氯(TC)为原料,采用界面聚合法制备了具有超薄、致密、无孔隙结构的大环纳米交联聚合膜(p TC-MC4RA),该膜不仅对不同的溶剂具有高的渗透性,而且能选择性地分离水中的有机阳离子染料。另外,通过掺杂策略,我们制备了与p TC-MC4RA膜结构相似的p TC-HPC-MC4R膜,该三元共聚交联膜能够原位过滤和降解饮用水中的大肠杆菌,这对除去并杀死饮用水中的细菌具有重要意义。4.合成了2-硝基苄酯修饰的β-环糊精和金刚烷修饰的透明质酸,通过环糊精和透明质酸上修饰的金刚烷之间的主-客体相互作用构筑了具有光控、靶向和生物相容性的超分子纳米粒子,研究了该纳米粒子对疏水药物喜树碱的有效负载和靶向光控释放。
【图文】：

大环,主体化合物,超分子,结构示意图

在分子层面上控制运动的技术。”这为超分子化学的发展提供了新的方向。大环是一类很重要且很特殊的超分子主体化合物，目前常用的超分子大环主体主要有冠醚、环糊精、葫芦脲、雷索烃、杯芳烃及柱芳烃（图1.1），这些大环主体都有其独特的结构、性质以及功能，，能够和一些特定的客体分子进行特异性识别和键合，或者组装成具有一定功能的聚集体，在材料、生物、环境等方面都有一定的应用。本课题组关于这几类超分子大环主体做了一系列创新性

客体分子,葫芦脲,空腔,包结

同的空腔体积和入口尺寸导致了不同的分子识别特性。葫芦脲分子主要识别无机和有机两大类的客体分子，在此主要讨论葫芦脲对有机客体分子的识别。如图 1.3 所示，具有最小空腔的 CB[5]能把 N2等小分子包结在空腔里，并在入口处与 NH4+和 Pb2+等阳离子有很强的结合，两个 NH4+阳离子能被完全包封在 CB[5]的端口处。CB[6]能与质子化二氨基烷烃（+NH3(CH2)nNH3+, n = 4-7, Ks > 105M-1）形成非常稳定的配合物，与质子化芳香胺（如对甲基苄胺）形成中等稳定的配合物（Ks = 3 102M-1），但是与邻位和间位的甲基苄胺却不能形成包合物，CB[6]还能在水溶液中包结四氢呋喃和苯等中性分子。CB[7]则能与较大的客体分子形成络合物，比如 CB[7]能与咪唑修饰的萘类化合物（BDIN）形成 1:1 的配合物，还能与质子化的金刚烷胺以及甲基紫精（N,N-二甲基-4,4-二吡啶, MV2+）以 1:1的比例结合，中性分子比如二茂铁和碳硼烷在水溶液中也很容易被包封在 CB[7]的空腔中。CB[8]拥有更大的空腔，足够包结两个 BDIN 分子以形成 1:2 的络合物，或者两种不同的客体分子，如 MV2+和 2,6-二羟基多巴胺（HN）形成 1:1:1的络合物，CB[8]空腔大到也可以包结另外的大环比如大环多胺和环四癸烷。下面就葫芦脲与不同客体分子的识别与组装进行举例分析[13]。
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O641.3;TQ460.4;R318

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