论文部分内容阅读
近年来，许多纳米材料被发现具有天然酶模拟活性，比如氧化铁纳米粒子，石墨烯家族材料，氧化铈纳米粒子等。与天然酶相比，这些人工纳米酶具有廉价、易制备、抗生物降解以及不易变性等优点。它们有望取代天然酶使用，且目前其已被在众多领域中广泛应用，包括用于生物传感器、免疫测定、疾病诊断和治疗、干细胞增殖以及污染物处理等方面。核酸是一类具有独特结构和多种功能的智能生物大分子。它已在众多生物应用中引起极大的关注，而不仅仅只是行驶其自然职责。由于许多药物可以与核酸结合，近年来，它已作为药物载体在治疗及医药领域被开发应用。本研究开发了一系列的基于纳米酶或核酸的生物传感器及治疗器件。我们提出，纳米酶不仅可以模拟天然酶的活性，还可以基于自身的特性引入新的功能。对于核酸，它的独特的结构，多种多样的性质以及良好的生物相容性使它可用于设计多功能治疗器件。主要研究内容包括： ⑴基于H2O2在Fe2+的催化下（Fenton反应）产生的羟基自由基能引发链聚合反应这一现象，与葡萄糖氧化酶串联后，我们开发了溶胶-凝胶变化检测葡萄糖的方法。生成凝胶的体积与葡萄糖浓度有关。同时开发的还有一种基于丙烯酸单体修饰的纳米金的比色方法，此方法更为灵敏，对葡萄糖的检测限可达到1μM。其原理是H2O2引发的丙烯酸聚合反应可引起纳米金的聚集，而产生颜色变化。这两个方法均被证明可成功用于实际样品（包括稀释血清和果汁）中葡萄糖含量的检测。 ⑵将手性超分子螺旋化合物[Fe2L3]4+Cl4与羧基化石墨烯组装后可构建一个具有过氧化物酶模拟活性的化学酶。与其他模拟酶不同，这里的设计目的不仅是简单的复制和模拟天然酶的性质，还引入了新的特性。此复合材料具有对映体选择性，近红外热效应等优点，可以用于细胞内H2O2检测，区分手性药物L-多巴和它的对映体D-多巴，以及用于近红外调控的酶联生物催化。 ⑶三磷酸核苷(NTPs)可以作为辅酶来提高氧化铈纳米粒子(CONP)的氧化酶活性，而且其提高效率与NTPs的种类有关。这种提高效应被证明是NTPs水解与氧化反应耦合的结果，因为CONP同时具有氧化酶及磷酸酶模拟活性。提高作用的不同是由于不同NTPs对CONP结合能力的差异。 ⑷基于CONP的pH相关的酶模拟活性设计了CONP堵孔的介孔硅药物运载体系。这里，CONP扮演了多种角色。在生理中性条件下，它作为封盖及抗氧化剂，具有保护作用，而当其通过酸性溶酶体途径被细胞内吞后，它可以作为封盖打开剂使自己从介孔硅表面离开，同时还具有协同抗癌药物杀伤癌细胞的活性。我们的工作为CONP在治疗方面开辟了新的道路。 ⑸基于富C序列的茎环结构DNA开发了质子刺激的药物结合和释放系统。在中性/碱性条件下，此DNA形成茎环结构，双链结合药物可以结合在其双链茎区上，而当溶液条件变成酸性时，环区富C序列可形成i-motif结构，从而打开双链茎区的氢键，使药物释放。此体系被证明具有可逆性。