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多肽自组装,是多肽作为自组装的基本单元,在一定条件下,自发形成有序结构的过程。在氢键,静电力作用,范德华力,π-π堆积,疏水相互作用的驱动下,自组装多肽能够形成规则有序的α-螺旋,β-折叠以及β-发夹等结构,构成一维(纳米线),二维(纳米片层,纳米带),以及三维结构(纳米球,纳米管)。自1992年发现EAK16-Ⅱ多肽,自组装多肽的研究发展至今已二十余载,在药物输运,再生医学,检测以及成像等纳米生物医学领域有着广泛的应用。本文分别针对自组装多肽构建口服靶向药物载体,活细胞内多肽自组装检测磷酸酶活性并成像,以及炭疽致死因子对体液中防御素的识别及快速检测这三个方向进行了探讨。 口服一直是安全和顺应性最好的给药途径,但多肽经口服易被降解而降低疗效,若能成功开发出可用于口服的多肽/蛋白输运载体,将极大的改善现阶段多肽药物的治疗瓶颈。葡聚糖微胶囊的主要成分是β-1,3-(D)葡聚糖,可以被巨噬细胞表面高表达的受体Dectin-1特异性的识别,结合并吞噬于胞内,因此可以作为巨噬细胞的靶向载体。另外脊椎动物的细胞不分泌可以降解葡聚糖微胶囊的消化酶,所以葡聚糖微胶囊有可能做为口服靶向载药系统的载体。Q11多肽可以在盐离子存在的情况下迅速组装成纤维,生物相容性好,由此可将Q11多肽原位自组装入葡聚糖微胶囊,建构用于口服的葡聚糖微胶囊多肽微胶囊。经体外模拟消化证实,葡聚糖微胶囊可以有效保护装入其中多肽的完整性,并且在体外能够被巨噬细胞大量吞噬。对小鼠的灌胃试验证明了口服的葡聚糖微胶囊多肽微胶囊能够在体内被巨噬细胞特异性的吞噬,且被巨噬细胞携带迁移至荷瘤鼠的肿瘤组织微环境中。 多肽在体外的自组装的研究比较透彻,但是多肽在细胞内的原位组装情况则了解不多。TPE-YpYY是碱性磷酸酶的底物,催化磷酸基团水解之后可以自组装形成纳米球,诱导TPE基团发出荧光。由于TPE-YpYY分子的两亲性,可以快速穿透细胞膜进入胞质,在磷酸酶的作用下,TPE-YpYY被水解为TPE-YYY,并在原位自组装成纳米结构,可以通过TPE-YYY的荧光进行成像观察。与小分子荧光探针相比,TPE-YYY自组装形成纳米结构,定位相对固定,能够反映出该区域内的磷酸酶活性;而且荧光不容易淬灭,适合长时间的观察成像。细胞内的磷酸化与去磷酸化的动态平衡对于细胞的正常的生理功能至关重要,大约有三分之一的蛋白质功能受磷酸化的调控,对活细胞内磷酸酶活性的长时间成像可以对细胞内的生化反应动态进行直观的研究。 防御素是人体内天然免疫系统的一种带正电的多肽,细菌侵入人体的时候可以在其表面组装聚集,从而具有广谱的抗菌效果。防御素由中性粒细胞等粒细胞分泌,在炎症组织中的含量显著高于普通组织。临床研究表明,肿瘤患者体液中防御素含量显著高于健康人,因此可以作为肿瘤生物标志物来辅助临床诊断。防御素可以特异的与炭疽致死因子结合,将炭疽致死因子修饰到磁性纳米颗粒表面,则可利用这一点富集体液样品中的防御素进行快速检测。并且,炭疽致死因子的活性由Zn2+控制,用EDTA螯合去掉Zn2+之后,炭疽致死因子失活,失去对防御素的特异结合能力,加入Zn2+则可以使炭疽致死因子复性,恢复原有的对防御素的特异结合能力。通过控制测试环境中Zn2+的含量,可以很方便的控制炭疽致死因子对防御素的结合与释放,从而达到富集检测循环利用的目的。 通过上述三个工作,本文对自组装多肽在纳米生物医学领域内的三个应用方向有所涉猎,体现了自组装多肽在不同的应用情形下不同的设计,并展现了自组装多肽在解决纳米医学课题中的重要价值。