基于层层自组装技术的大肠杆菌细胞表面修饰研究

发布时间：2017-08-28 23:13

  本文关键词：基于层层自组装技术的大肠杆菌细胞表面修饰研究

  更多相关文章： 细胞表面修饰 层层自组装技术 聚电解质 纳米材料 单细胞包埋

【摘要】：目前利用生物体(酶、DNA、细胞)与纳米粒子结合制备复合仿生材料受到越来越多的关注。硅藻和鸡蛋具有在有机基底进行无机材料的成核和组装的能力,使生物体能够形成具有取向性、固定外形、精密对称的完美的无机结构。但是要在细胞表面进行材料修饰制备复合仿生材料,面临很多难题。细胞表面修饰经常是采用精密且复杂的方法,如利用新陈代谢和基因工程引入非生物官能团。虽然这些方法已经朝实现生物相容性改进,但是直接插入功能基团对细胞膜的影响仍然存在。 层层自组装技术(Layer-by-Layer, LbL)通过静电相互作用、氢键结合、疏水作用,成功吸附高分子聚合物或者纳米粒子层,被广泛应用于制备有机杂化微囊。通过调节各种参数如pH、离子强度、温度、浓度,可以影响LbL膜的完整性和机械强度。选择生物细胞作为模板,利用层层自组装技术对细胞进行聚电解质壳或聚电解质杂化纳米材料层包埋,能够使细胞新陈代谢研究处于单细胞水平。层层自组装技术由于成膜驱动力种类较多和相互作用的非特异性,可以轻易地将生物功能大分子、导电聚合物、感光聚合物、磁性纳米材料引入到薄膜中去,形成具有生物功能、导电功能、光活性和磁性的功能细胞。 但是阳离子聚电解质存在一定的细胞毒性,大肠杆菌细胞对聚电解质尤其敏感,目前利用合成聚电解质对大肠杆菌进行单细胞包埋的研究较少。 本课题正是基于这一新颖的设计理念,选用PDDA和PSS在大肠杆菌细胞表面进行层层自组装包裹半透性薄膜,再通过静电相互作用结合二氧化硅纳米材料制备人造细胞。为了降低聚电解质对大肠杆菌的细胞毒性,减少PDDA和PSS的浓度在细胞表面的沉积次数。 本文重点研究了包裹在细胞表面的薄膜和杂化外壳对细胞的表面形貌的影响,以及细胞的生长和衰亡情况,取得了重要的研究进展。被PDDA包裹的大肠杆菌细胞仍保持一定的细胞活性,且二氧化硅外壳能够保护细胞在高渗透压的环境中维持原始的细胞形态。本课题研究有益于拓宽聚电解质在细胞表面层层自组装的应用领域,为合成聚电解质在大肠杆菌细胞表面的层层自组装技术的应用提供了参考。
【关键词】：细胞表面修饰 层层自组装技术 聚电解质 纳米材料 单细胞包埋
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 细胞包埋技术9-10
• 1.1.1 凝胶包埋法9-10
• 1.1.2 微囊包埋法10
• 1.2 层层自组装技术10-15
• 1.2.1 层层自组装技术的概述10-12
• 1.2.2 层层自组装技术与生物微胶囊的制备12-15
• 1.2.2.1 层层自组装技术制备生物微胶囊的原理12-13
• 1.2.2.2 层层自组装技术制备生物微胶囊的优点13
• 1.2.2.3 层层自组装生物微胶囊模板13
• 1.2.2.4 层层自组装生物微胶囊囊壁材料13-15
• 1.3 层层自组装技术在单细胞包埋中的应用15-18
• 1.3.1 单细胞包埋的研究意义15
• 1.3.2 层层自组装技术在单细胞包埋中的应用和发展15-17
• 1.3.3 层层自组装技术在大肠杆菌单包埋中的研究现状17-18
• 1.4 本课题的立项依据及研究方案、意义18-21
• 1.4.1 本课题的立项依据18-19
• 1.4.2 本课题的研究方案和意义19-21
• 第2章 聚电解质层和二氧化硅壳对大肠杆菌细胞形态的影响21-36
• 2.1 实验材料21-23
• 2.1.1 实验试剂和仪器21-23
• 2.1.2 实验菌种23
• 2.2 实验方法23-26
• 2.2.1 菌种保藏23
• 2.2.2 细菌培养23-24
• 2.2.3 聚电解质在细菌表面的层层自组装24
• 2.2.4 单细菌的二氧化硅包埋24-25
• 2.2.5 扫描电镜样品制备25
• 2.2.6 细胞超薄切片样品制备25-26
• 2.3 结果与讨论26-34
• 2.3.1 大肠杆菌形态学表征26-27
• 2.3.2 包埋后细胞形态SEM表征27-28
• 2.3.3 包埋后细胞原子力显微镜表征28-29
• 2.3.4 聚电解质的浓度和层数对细胞形态的影响29-31
• 2.3.5 二氧化硅外壳对维持细胞渗透压的保护作用31-32
• 2.3.6 二氧化硅外壳厚度表征32-33
• 2.3.7 二氧化硅壳的保留时间33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第3章 聚电解质层和二氧化硅壳对大肠杆菌细胞活性的影响36-44
• 3.1 实验材料36-38
• 3.1.1 实验试剂和仪器36-38
• 2.1.2 实验菌种38
• 3.2 实验方法38-40
• 3.2.1 聚电解质包裹的细胞的制备38-39
• 3.2.2 单细菌表面二氧化硅壳的制备39
• 3.2.3 细胞染色39-40
• 3.3 实验结果与分析40-43
• 3.3.1 细胞流式分析40-41
• 3.3.2 荧光显微镜分析41-42
• 3.3.3 细胞生长曲线42-43
• 3.3.4 扫描电镜图片43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 结论与展望44-46
• 4.1 主要结论44-45
• 4.2 展望45-46
• 致谢46-47
• 参考文献47-54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘袖洞,何洋,刘群,雄鹰,付颖丽,马小军,虞星炬,袁权;微胶囊及其在生物医学领域的应用[J];科学通报;2000年23期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 赵庆贺;层状结构生物相容微胶囊的制备及其药物传输性能[D];浙江大学;2006年

2 姜艳军;基于仿生钛化和自组装的酶固定化载体设计与制备[D];天津大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘俊奇;生物相容性聚电解质模板的制备及其微胶囊的功能研究[D];浙江大学;2007年

，

本文编号：750025