氟功能化石墨烯量子点:合成及其淀粉样变性病诊疗应用

来源 :中国科学院成都有机化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyh_0527
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淀粉样多肽的聚集是神经退行性疾病的重要标志,为了快速检测并有效调控神经退行性疾病相关的淀粉样聚集,本论文构建了一种新的具有生物相容性的诊疗材料——氟化石墨烯量子点(FGQDs),可以监测淀粉样聚集的动力学过程,并且可以有效抑制淀粉样多肽的聚集。  氟化石墨烯量子点(FGQDs)的制备和表征我们成功制备了具有良好水溶性与生物相容性的荧光氟化石墨烯量子点。FGQDs是以不同的糖类前驱体以及氢氟酸为原料,通过微波辅助水热法合成的。通过调控反应温度、时间以及碳水化合物前驱体的浓度获得了从2.3纳米到3.4纳米尺寸可变的FGQDs。FGQDs呈现绿色荧光并且具有典型的激发态依赖的光致发光特性。FGQDs独特的发光特性、良好的生物相容性以及丰富的表面化学特性使得其在检测与调控淀粉样聚集领域具有广阔的应用前景。  FGQDs有效抑制人胰岛淀粉样多肽的聚集和细胞毒性为了评价FGQDs对淀粉样聚集的抑制效果,我们选择人胰岛淀粉样多肽(hIAPP)作为淀粉样多肽的模型多肽。通过圆二色光谱与透射电子显微镜(TEM)表征发现,FGQDs对hIAPP的成核过程具有明显的抑制作用,并且有效地延缓了hIAPP的纤维化进程,当增加FGQDs的剂量后,这种抑制效应会相应的增加。TEM照片显示FGQDs更倾向于结合在寡聚体上,驱动力可能来自于FGQD的芳香环与疏水氨基酸之间的疏水作用以及FGQD上的带电含氧官能团与带正电荷的氨基酸残基之间的静电相互作用,这种结合抑制了蛋白在纤维化过程中有毒寡聚体的形成。FGQDs存在的情况下hIAPP对INS-1细胞的毒性降低也证明了FGQDs对hIAPP的聚集抑制效应,进一步证明了FGQDs有效抑制了淀粉样多肽的聚集。  FGQDs对淀粉样多肽聚集过程动力学的灵敏探测为进一步评价FGQDs对淀粉样多肽聚集过程的实时监测能力,文中选取hIAPP、胰岛素与Aβ42为模型肽。在多肽单体存在的情况下,FGQDs的荧光会被淬灭,当在体系中加入多肽的成熟纤维后,FGQDs的荧光会重新恢复,并且FGQDs的荧光强度与体系中淀粉样多肽纤维的含量呈线性相关,说明FGQDs能够对淀粉样聚集过程进行监测。在淀粉样多肽聚集的不同时间点取样,加入FGQDs进行荧光强度测定,可以发现FGQDs能够跟踪检测聚集过程,识别淀粉样蛋白聚集过程的成核、生长和饱和三个生长阶段,与ThT具有相同的功能,因此FGQDs可以用作灵敏探测淀粉样聚集过程的探针,为多肽聚集动力学的实时监测提供了新的思路。本论文中,我们成功制备了具有诊疗功能的零维氟化石墨烯量子点,FGQDs不仅具有抑制淀粉样多肽的能力,还能够检测淀粉样聚集的动力学过程,同时FGQDs本身低的生物毒性、良好的生物相容性及水溶性也使得其可能成为诊疗一体化纳米药物,为今后基于石墨烯的纳米材料在神经退行性疾病相关的诊疗一体化领域的应用提供了新的思路。
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