基于血红蛋白氧载体的模板法制备及其携氧能力研究

发布时间：2020-07-08 03:22

【摘要】：目的(1)层层组装技术合成血红蛋白(hemoglobin,Hb)微囊,研究其电化学性质,并探讨其携氧能力。(2)构建聚多巴胺(polydopamine,PDA)包裹Hb微球的PDA-Hb微囊,研究其结合释放氧气的能力。(3)制备双凹型Hb微囊,研究其形态特征及电化学性能,并通过电化学手段研究其携氧能力。方法(1)使用球形碳酸锰(manganese carbonate,MnCO_3)微粒作为空心微囊的模板,应用LBL技术合成(Hb/GA)_4微囊。(2)选取MnCO_3作为模板,戊二醛(glutaraldehyde,GA)作为交联剂,通过调节共沉淀过程中Hb的浓度来获得较高的包封率。通过纳米自组装技术,用PDA包裹Hb微球,合成PDA-Hb微囊。(3)通过在共沉淀的过程中引入葡聚糖调节Hb-Ca(OH)_2微粒的形态,合成双凹盘状Hb-Ca(OH)_2微囊。(4)运用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)、X-射线光电子光谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X-射线衍射分析(X-ray diffractions,XRD)、激光共聚焦扫描显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)和能谱仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)等手段对功能界面的形貌进行表征;通过傅里叶变换红外光谱(fourier transform-infrared,FT-IR)对基于血红蛋白氧载体(hemoglobin based oxygen carriers,HBOCs)的化学结构进行表征。使用紫外可见光谱(ultraviolet visible,UV-vis)研究氧载体中Hb的结合和释放氧的能力。采用循环伏安法(cyclic Voltammetry,CV)、差分脉冲伏安法(differential Pulse Voltammetry,DPV)、时间电流法等电化学方法研究HBOCs结合和释放氧的能力。运用溶血实验和细胞毒性实验等方法研究合成的HBOCs的生物安全性。结果(1)通过CLSM图证实(Hb/GA)_4微囊表面含有Hb。通过比较1层到5层的(Hb/GA)n微囊的循环伏安图发现,4层电流值与5层基本上保持一致。含氧(Hb/GA)_1微囊和(Hb/GA)_4微囊在进入无氧环境后,后者完全释放的时间较长且电流最大值比前者大。(Hb/GA)_4微囊的溶血率远低于公认的阈值5%。(2)EDS分析结果表明得到的Hb微球中MnCO_3模板已经完全溶解;通过比较发现,Hb浓度为5 mg/mL时,包封率较高;PDA-Hb微囊的pH稳定性和热稳定性较好;FT-IR光谱表明封装过程不会影响PDA-Hb微囊中Hb的化学结构;利用UV-vis光谱和电化学方法来证明PDA-Hb微囊能够可逆地结合和释放氧气。PDA-Hb微囊的溶血率在1%以内,且对人体肾脏细胞(human embryonic kidney 293T,HEK293T)没有产生明显的细胞毒性。(3)XPS和CLSM显微照片证明了Hb-Ca(OH)_2微囊中存在Hb;FT-IR光谱证明封装工艺对Hb-Ca(OH)_2微囊中Hb的化学结构无明显影响;XRD结果说明Hb在微囊中的共沉淀降低了Hb-Ca(OH)_2微囊的结晶度;电化学实验,进一步证明了Hb-Ca(OH)_2微囊具有可逆的携氧能力,且当环境温度为37°C时,Hb-Ca(OH)_2微囊的氧结合/释放能力相对较好。结论(1)(Hb/GA)_4微囊具有良好的血液相容性和稳定性,能够结合和释放氧气。这些研究能为后续的HBOCs研究奠定理论基础,提供技术支持。(2)相比于LBL技术,PDA膜能够一次成型,操作简便且生物安全性高。合成的PDA-Hb微胶囊具有良好的稳定性,对血液成分和细胞活性均无不良影响,有望应用于氧载体和其他生物医学领域。(3)Hb-Ca(OH)_2微囊形态和大小与RBCs相似,且具有较高的氧亲和力和可逆地结合和释放氧气的能力,该研究有助于推进HBOCs的发展。
【学位授予单位】：南通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R943
【图文】：

图 1-6 阳性对照，阴性对照和不同浓度的组的溶血率和实验图)4微囊的稳定性(Hb/GA)4微囊存储在 4 °C pH 7.4 PBS 中 2 周后的响应电流响应值没有明显减小，维持在原先电流值的 91%囊在4 °C pH 7.4 PBS中存储，通过光谱分析测量上清液b/GA)4微囊的稳定性。一个月后，未观察到上清液中结果表明，(Hb/GA)4微囊可以在较长的时间内保持其并表现出良好的稳定性。MnCO3模板和共价LBL技术合成了(Hb/GA)4空心微囊

PDA-Hb微囊的合成示意图

B) MnCO3, (C)MnCO3-Hb 微球, (D,E) Hb 微球的 SEM 图。(F)含有和(G)不的 PDA-Hb 微囊 EDS 数据。(H, I) PDA-Hb 微囊的 SEM 图。过在 488 nm 处激发的 CLSM 图像进一步证实在 MnCO3模板内含有

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本文编号：2746027