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中国生物制品学杂志 2023年

作者：金育何春艳罗忠瑞张玉芳马云飞刘野中国医学科学院北京协和医学院医学生物学研究所

目的建立基于磁珠分选及多肽自组装介导的严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)抗体荧光定量检测方法，并进行验证。方法通过点击化学反应将磁珠和SARS-CoV-2核衣壳(nucleocapsi... 详细信息

目的建立基于磁珠分选及多肽自组装介导的严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)抗体荧光定量检测方法，并进行验证。方法通过点击化学反应将磁珠和SARS-CoV-2核衣壳(nucleocapsid,N)蛋白特异性结合，采用Western blot和BCA法检测其结合效果。用N蛋白标记的磁珠作为包被抗原，碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)标记的驴抗人IgG作为酶标抗体，结合可组装的多肽及硫磺素-T(thioflavine-T,ThT)发光系统，建立SARS-CoV-2抗体定量检测方法，并验证其特异性、线性范围、最低检测限(limit of detection,LOD)、精密性和耐用性。采用建立的方法和市售ELISA试剂盒分别检测8份已知背景的血清样本，并计算二者的一致性。结果大部分SARS-CoV-2 N蛋白均已稳定结合至磁珠上。建立的方法可特异性检测阳性血清样本；SARS-CoV-2抗体IgG标准品浓度在2.5～80 ng/mL范围内，与荧光值呈良好的线性关系，线性方程为y=182.11 x+5 095.5,R2=0.99;LOD为2.5 ng/mL；批内变异系数(coefficient of variation,CV)在3.9%～10.6%之间，批间CV在6.0%～13.8%之间；耐用性CV在1.3%～6.2%之间。建立的方法与市售ELISA试剂盒定量检测结果具有较高的一致性(R2=0.99,P 多肽自组装介导的荧光定量检测方法具有良好的特异性、精密性和耐用性，可用于SARS-CoV-2抗体水平的定量检测。

关键词：严重急性呼吸综合征冠状病毒2 抗体磁珠分选多肽自组装

PAF26多肽衍生物抗菌水凝胶的制备及自组装行为研究

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PAF26多肽衍生物抗菌水凝胶的制备及自组装行为研究

作者：马港庆中原工学院

学位级别：硕士

伤口感染是阻碍伤口愈合的重要因素,解决这一问题的有效措施是使用抗菌剂或抗菌材料来抑制伤口感染。抗生素是临床上应用最广泛的抗菌药物,然而由于其不规范使用,造成了大量耐药菌的出现。同时抗生素的滥用导致人体产生耐药性,严重威胁... 详细信息

伤口感染是阻碍伤口愈合的重要因素,解决这一问题的有效措施是使用抗菌剂或抗菌材料来抑制伤口感染。抗生素是临床上应用最广泛的抗菌药物,然而由于其不规范使用,造成了大量耐药菌的出现。同时抗生素的滥用导致人体产生耐药性,严重威胁人类生命健康。在过去的几十年中,抗菌肽由于其广谱抗菌活性和低耐药性,已成为潜在的抗生素替代品,并且目前已有多种抗菌肽实现商业化应用。抗菌肽通常具有典型的两亲性结构,通过调控抗菌肽的自组装行为制备抗菌水凝胶以用于治疗伤口感染,具有重要的研究意义。因此,本论文以PAF26抗菌肽为基础,设计了具有不同分子结构的PAF26多肽衍生物,并研究不同多肽分子结构对抗菌肽自组装行为的影响,以制备具有优异性能的抗菌水凝胶。论文具体内容如下:在第一章中,概述了水凝胶、抗菌水凝胶、抗菌肽、多肽自组装的研究背景和国内外研究现状。在第二章中,设计了C端具有半胱氨酸残基的PAF26多肽衍生物—RC7多肽,通过调节多肽水溶液的pH值促使RC7多肽进行自组装。结果表明,RC7多肽可以在中性条件下以β-折叠和无规卷曲构象为主进行自组装,且残基中的巯基可以被氧化成二硫键,进而形成共价交联的多肽水凝胶,使自组装水凝胶具有高度交联和在外力破坏下快速恢复的特点。此外,抗菌实验结果表明RC7自组装水凝胶对白色念珠菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长都有一定的抑制作用,但只对白色念珠菌具有完全杀菌的效果。在第三章中,设计了四种具有不同数量疏水残基和阳离子残基的PAF26多肽衍生物(K–F、K–F、R–F、R–F),并通过调节多肽水溶液的pH值促使PAF26多肽衍生物进行自组装。结果表明,四种PAF26多肽衍生物均具有自组装能力,但含有更多疏水残基和阳离子残基的多肽更倾向于采用无规线团构象,形成弯曲的纳米纤维;含有更少疏水残基和阳离子残基的多肽更倾向于采用β-折叠构象,形成直的纳米纤维。此外,高度交联的水凝胶内部结构不利于抗菌肽自组装水凝胶发挥抗菌性能。在第四章中,基于第三章的研究结果设计了五种具有不同分子结构的PAF26多肽衍生物(KRW6、KRW6-F、KRW6-FF、KKRW6、KKRW6-F),通过调节多肽水溶液的pH值促使PAF26多肽衍生物进行自组装。结果表明,含有较多的芳香族氨基酸有利于形成更强的分子间氢键和芳香堆积作用,多肽分子更倾向于采用β-转角构象;含有较少芳香族氨基酸有利于形成更强的分子内氢键作用,多肽分子更倾向于采用β-折叠构象。

关键词：抗菌水凝胶抗菌肽多肽自组装自组装机理

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多肽自组装的结构调控及其抗菌性能的研究

多肽自组装的结构调控及其抗菌性能的研究

多肽自组装形成β-折叠增强刚果红荧光信号,提高HIV p24抗原检测灵敏度

中国化学会2017全国高分子学术论文报告会

作者：余志林南开大学化学学院高分子化学研究所南开大学功能高分子材料教育部重点实验室南开大学药物化学生物学国家重点实验室

多肽分子自组装构筑超分子结构是模拟生物体系结构与功能,开发新型生物材料及软物质材料的有效手段。基于非共价作用,多肽分子所形成的超分子体系兼具结构动态性、刺激响应性、环境适应性与自修复性能,也是生物功能多样化的良好平台。... 详细信息

多肽分子自组装构筑超分子结构是模拟生物体系结构与功能,开发新型生物材料及软物质材料的有效手段。基于非共价作用,多肽分子所形成的超分子体系兼具结构动态性、刺激响应性、环境适应性与自修复性能,也是生物功能多样化的良好平台。在多肽自组装过程中,多肽分子的氨基酸序列与结构特征对所构筑超分子体系的结构特征与生物功能起着关键作用。因此,本论文首先介绍通过合理设计多肽分子的结构与构型构筑新型超分子组装体的方法学,包括采用同步共价-超分子聚合合成共价-非共价杂化高分子以及双氨基酸片段共组装合成纳米尺度不对称纳米带状化合物的策略。进而讨论通过在多肽分子氨基酸序列骨架上引入带低电荷密度芳香环结构,在阴离子-p作用的促进下增强其与脂肪分子结合能力。基于多肽-脂肪分子强结合能力,采取计算模拟与实验相结合的手段研究多肽分子高效选择性杀菌行为,展示了多肽分子在开发新型高效抗菌多肽药物方面的良好应用前景。

关键词：超分子聚合物多肽自组装杂化高分子不对称纳米结构抗菌药物

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多肽自组装形成β-折叠增强刚果红荧光信号,提高HIV p24抗原检测...

肿瘤微环境响应型多肽自组装纳米药物的构建及其应用于抑制食管鳞癌术后复发的研究

第十三届全国电分析化学学术会议

作者：刘野孙红岩蒋兴宇国家纳米科学中心中国科学院纳米材料生物效应与纳米材料安全性重点实验室北京生物纳米技术工程研究中心

在HIV感染早期,过低浓度的病毒含量严重阻碍了对这一致命疾病的诊断[1]。有效诊断HIV早期感染的唯一方法是提高病毒检测灵敏度[2]。我们利用碱性磷酸酶催化短肽形成多肽β-折叠,这类结构与刚果红结合产生增强的荧光信号[3]。在HIV p24... 详细信息

在HIV感染早期,过低浓度的病毒含量严重阻碍了对这一致命疾病的诊断[1]。有效诊断HIV早期感染的唯一方法是提高病毒检测灵敏度[2]。我们利用碱性磷酸酶催化短肽形成多肽β-折叠,这类结构与刚果红结合产生增强的荧光信号[3]。在HIV p24抗原检测中,多肽-刚果红方法的最低检出限是2.44 pg/ml,其低于现存的HIV抗原检测金标准ELISA方法(5 pg/ml)。多肽-刚果红方法的批间差、批内

关键词：多肽自组装 β-折叠 HIV检测

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肿瘤微环境响应型多肽自组装纳米药物的构建及其应用于抑制食管鳞...

作者：沈金秀郑州大学

学位级别：硕士

食管鳞状细胞癌(Esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)是一种高度恶性的消化道肿瘤。目前,手术仍是临床上治疗ESCC的首选方法。然而,由于肿瘤组织边界不清或存在近端转移,手术治疗可能导致不可忽略的肿瘤细胞残留。这些残余的肿瘤... 详细信息

食管鳞状细胞癌(Esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)是一种高度恶性的消化道肿瘤。目前,手术仍是临床上治疗ESCC的首选方法。然而,由于肿瘤组织边界不清或存在近端转移,手术治疗可能导致不可忽略的肿瘤细胞残留。这些残余的肿瘤细胞会分泌大量的促血管新生因子促进局部血管的新生。新生的血管提供肿瘤细胞所需要的营养物质和氧气,促进残余肿瘤组织再生,导致ESCC术后复发。术后化疗是临床推荐抑制ESCC术后复发的治疗策略。然而,传统的化疗药物由于组织特异性差和毒副作用大,难以达到令人满意的治疗效果。因此,靶向递送化疗药物的同时抑制术后局部血管新生有望实现抑制ESCC术后复发的目的。本课题基于化疗联合抑制血管新生策略,通过山口反应,将化疗药冬凌草甲素(Oridonin,ORI)与血管新生抑制环肽(VGB,氨基酸序列:CIKPHQGQHICNDE)通过对酯酶响应的酯键偶联起来,形成两亲性分子ORI-VGB。该分子在生理条件下,通过疏水-疏水分子间弱相互作用力,自组装形成纳米药物ORI-VGB NPs。纳米药物外部的VGB可以与肿瘤细胞膜表面的血管内皮生长因子受体1(VEGFR1)和血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)特异性结合,使得ORI-VGB NPs能够特定靶向到肿瘤部位。到达肿瘤部位后,ORI-VGB NPs可被肿瘤微环境中丰富的酯酶切割,释放ORI和VGB,杀伤残余肿瘤细胞的同时抑制局部血管新生,从而抑制ESCC术后复发。对设计构建的纳米药物ORI-VGB NPs的理化性质、体外生物学效应、体内代谢和分布以及体内抑制术后复发和安全性进行研究,具体内容如下:纳米药物ORI-VGB NPs的合成和表征。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)方法表征ORI-VGB,结果显示ORI-VGB被成功合成。芘荧光探针光谱法测定形成纳米药物ORI-VGB NPs的最低浓度(即临界胶束浓度)约为0.89±0.27μM。透射电镜(TEM)和激光纳米粒度分布仪(DLS)表征结果显示ORI-VGB NPs的形貌呈球形,粒径约为63.4±3.6 nm,电位-25.8±2.4 m V。通过DLS、TEM和MALDI-TOF MS进行ORI-VGB NPs体外酯酶响应性的表征。DLS的结果表明经酯酶处理后纳米药物的粒径和电位发生明显变化。TEM结果显示ORI-VGBNPs经酯酶处理后视野中无球形纳米颗粒。MALDI-TOF MS结果显示纳米药物经酯酶处理后,分别出现ORI和VGB的分子特征峰。这些结果表明ORI-VGB NPs能够响应酯酶反应,导致纳米药物的解聚,从而释放出两种药物。纳米药物ORI-VGB NPs的体外生物学效应。以食管鳞状细胞癌细胞株(EC109细胞)为细胞模型。采用荧光显微镜和流式细胞仪观察细胞对ORI-VGB NPs的摄取情况,实验结果显示,EC109细胞对ORI-VGB NPs的具有良好的摄取能力。细胞毒实验结果表明ORI-VGB NPs可有效杀伤EC109肿瘤细胞,其IC值为6.0±0.52μM。细胞凋亡实验结果显示,ORI-VGB NPs(6.0μM)处理EC109细胞24 h后,细胞凋亡率为45.3%±1.3,约是ORI组的2.7倍,说明ORI-VGB NPs能够高效诱导肿瘤细胞凋亡。Western blot实验结果显示,ORI-VGB NPs使抗凋亡蛋白Bcl-2表达降低,Bax和剪切的caspase-9的蛋白表达增加,进一步证实了ORI-VGB NPs通过诱导凋亡的途径杀伤肿瘤细胞。通过划痕实验、transwell实验和成管生成实验考察了ORI-VGB NPs对HUVEC行为的调控。划痕实验和transwell实验结果表明,ORI-VGB NPs的伤口愈合百分比为2.7%±0.3,ORI-VGB NPs组下室迁移细胞数为95±9.6,抑制细胞迁移能力比游离的VGB提高了48.8%。这些结果说明ORI-VGB NPs能明显抑制HUVEC的迁移。成管生成实验结果表明,ORI-VGB NPs对小管生成抑制率为74.73%,抑制小管生成能力比游离VGB提高了39.3%,说明ORI-VGB NPs能够明显抑制HUVEC的成小管行为。纳米药物ORI-VGB NPs的体内代谢和分布。首先构建EC109荷瘤裸鼠模型,用ORI-VGB NPs包裹吲哚菁绿(ICG)来考察ORI-VGB NPs在体内的代谢和分布。通过血液半衰期实验来考察ORI-VGB NPs在体内代谢的情况,结果显示ICG@ORI-VGB NPs的半衰期为105±10.8 min,是游离ICG的7倍,说明ORI-VGB NPs能显著延长药物在血液循环中的半衰期,增加纳米药物在体内的血液循环时间。小动物活体成像结果显示,给药8 h后ICG@ORI-VGB NPs在肿瘤部位的荧光强

关键词：食管鳞癌术后复发响应型纳米药物多肽自组装环状抗血管生成肽冬凌草甲素

基于多肽自组装技术构建胆固醇修饰的内吗啡肽-1纳米胶束及其脑靶向作用研究

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基于多肽自组装技术构建胆固醇修饰的内吗啡肽-1纳米胶束及其脑靶...

作者：梁姗兰州大学

学位级别：硕士

内吗啡肽-1(Endomorphin-1,EM-1)是脑内μ-阿片受体的特异性配体,由苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸及酪氨酸四种氨基酸组成,作用于μ-阿片受体产生强烈的中枢神经镇痛作用。与吗啡相比,EM-1对μ-阿片受体具有更高的选择性和亲和性,且避免了... 详细信息

内吗啡肽-1(Endomorphin-1,EM-1)是脑内μ-阿片受体的特异性配体,由苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸及酪氨酸四种氨基酸组成,作用于μ-阿片受体产生强烈的中枢神经镇痛作用。与吗啡相比,EM-1对μ-阿片受体具有更高的选择性和亲和性,且避免了吗啡严重的身体及心理依赖性等不良反应,但同时由于EM-1良好的水溶性、较差的体内酶解稳定性、较难透过血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)等缺陷,EM-1在临床研究上的应用受到了限制。多肽由于具有良好的生物相容性和可控的降解性,相对于其他自组装体系,多肽自组装在组织工程、基因治疗等生物医学领域有着更为广阔的应用前景,已经被用于在体组织和神经再生、细胞抗增殖剂以及药物递送系统,一系列具有自组装行为的多肽相继被报道用于药物递送,其中,不乏有递送多肽药物穿透BBB。多肽自组装体系具有降低多肽药物体内酶解、促进BBB透过能力等诸多优势。本课题基于多肽自组装技术,选用生物安全性好且具有BBB靶向性的胆固醇作为自组装的亲脂性部分,以EM-1自身作为亲水性部分,中间插入不同的连接键构建新型的纳米胶束,此纳米胶束载药量高、制备重复性好、且避免了额外构建递送系统所引起的相关副作用,相关实验总结如下:本研究的第一部分进行了EM-1酯化多肽的设计合成及纯化。设计并成功合成、纯化了四种酯化多肽,分别为:Chol-SS-EM1、Chol-CONH-EM1、Chol-G-EM1及Chol-PEG-EM1。本研究的第二部分进行了酯化多肽纳米胶束的构建及其理化性质研究。通过传统的纳米沉淀法,制备了四种不同的纳米胶束(Chol-SS-EM1 NPs、Chol-CONH-EM1 NPs、Chol-G-EM1 NPs及Chol-PEG-EM1 NPs),并通过透射电镜(TEM)、马尔文粒度仪、圆二色谱(CD)、荧光分光光度计等对四种纳米胶束的形态、粒度、二级空间结构及临界胶束浓度(CMC)进行了表征。结果显示:四条酯化多肽均能在水溶液中形成形态圆整、粒径均一的纳米胶束。在二级空间结构考察中,四种纳米胶束较母肽EM-1,其β-折叠度均有所提高,进一步表明纳米胶束的形成;在临界胶束浓度(CMC)的考察中,四种纳米胶束均具有较低的CMC,表明纳米胶束进入血液循环中后,其自组装形态仍保持完整。本研究的第三部分进行了纳米胶束的安全性、药效学及脑靶向性研究。本研究采用溶血实验考察纳米胶束的安全性,结果显示:四种纳米胶束均具有良好的生物安全性,其溶血率均低于10%;在药效学研究方面,通过传统的温浴-甩尾法考察其镇痛活性,结果显示:与母肽EM-1相比,四种纳米胶束的镇痛活性均有所提高,以Chol-SS-EM1 NP及Chol-PEG-EM1 NP的镇痛活性提高最为显著,四种纳米胶束均成功透过了BBB并发挥了药效;脑荧光切片技术进行纳米胶束的脑部靶向性研究结果显示:与母肽EM-1相比,四种纳米胶束的脑内递送量均有所提高,以Chol-SS-EM1 NP的提高最为显著,该研究结果进一步表明纳米胶束成功递送EM-1透过了BBB。本研究的第四部分针对二硫键在外周血液中稳定,但进入中枢神经系统后容易被大脑内的还原酶还原断裂的特点,选用Chol-SS-EM1 NPs为代表药物,进行了纳米胶束的离体酶解稳定性及DTT还原响应研究。其中离体酶解稳定性研究包括血浆酶解稳定性研究及脑质膜酶解稳定性研究,结果显示:与母肽EM-1相比,Chol-SS-EM1 NPs在血浆及脑质膜中的酶解稳定性均显著提高,二硫键的引入使母肽EM-1在脑部释放增加并发挥较强的镇痛药效;DTT还原响应研究结果表明Chol-SS-EM1 NPs存在脑部还原释放EM-1的过程。本课题基于多肽自组装技术构建胆固醇修饰的EM-1纳米胶束,以胆固醇作为自组装纳米胶束的亲脂性部分,以多肽EM-1自身作为亲水性部分,中间插入各种不同的连接键,旨在促进母肽EM-1透过BBB并发挥镇痛疗效。研究结果显示,以此形成的纳米胶束递送体系较传统的药物包载型纳米胶束的酶解稳定性和安全性都得到提高,该技术有望在多肽脑靶向新递送系统研究方面提供有益的探索和思考。

关键词：内吗啡肽-1 多肽自组装纳米胶束脑靶向性

多肽修饰萘二酰亚胺自组装纳米结构及其机理研究

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多肽修饰萘二酰亚胺自组装纳米结构及其机理研究

作者：肖洲中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

随着对分子自组装研究的深入,由分子自组装形成的新型材料已广泛应用于各个领域。其中多肽分子的自组装由于肽分子优良的生物相容性和多变的可设计的分子结构,近年来受到越来越多的关注。短肽分子更是由于其合成简单、结构简单等优点备... 详细信息

随着对分子自组装研究的深入,由分子自组装形成的新型材料已广泛应用于各个领域。其中多肽分子的自组装由于肽分子优良的生物相容性和多变的可设计的分子结构,近年来受到越来越多的关注。短肽分子更是由于其合成简单、结构简单等优点备受关注。此外,一些功能疏水基团的引入不仅可以为自组装提供必要的驱动力,从而促进肽分子的自组装,同时可以进一步的扩宽应用的范围。本课题中,我们在前人研究的三肽聚集倾向的基础上,选择了五个具有高聚集倾向的三肽序列。使用多肽固相合成法在Wang resin上合成了相应的三肽序列。再以1,4,5,8-萘四甲酸酐作为疏水功能基团,通过酰胺缩合合成三肽-NDI双取代分子。通过紫外和圆二色谱等光谱学探究其在酸碱溶液中的自组装类型,并通过扫描电子显微镜来观察其在硅片表面的自组装形貌。成功合成的五个三肽-NDI双取代分子,[KYF]2-NDI,[FFK]2-NDI,[FYK]2-NDI,[FHF]2-NDI和[FYR]2-NDI,在酸性和碱性水溶液中均能自组装形成特定的形貌结构。在酸性溶液中倾向于形成球形的自组装体,而在碱性溶液中倾向于形成竹叶状的长型自组装体。更重要的是,在硅片表面,自组装形成的球形和竹叶状的单体会进一步自组装排列形成分形结构。这种二次组装为新的纳米材料的设计提供了思路。同时,三肽-NDI双取代分子也是作为荧光探针的一种潜在材料。

关键词：多肽固相合成萘二酰亚胺多肽自组装分形结构细胞荧光成像

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芳香基团对多肽自组装的影响

芳香基团对多肽自组装的影响

作者：谢子龙中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

多肽分子可以自组装形成具有特定结构的超分子组装体,在生物医学、材料学和组织工程学等领域有着广阔的应用前景。超分子组装体的形成是多种非共价键作用力协同作用的结果,其中π-π堆积作用是一种取向性的作用方式,在多肽自组装过程中... 详细信息

多肽分子可以自组装形成具有特定结构的超分子组装体,在生物医学、材料学和组织工程学等领域有着广阔的应用前景。超分子组装体的形成是多种非共价键作用力协同作用的结果,其中π-π堆积作用是一种取向性的作用方式,在多肽自组装过程中有着重要的作用。本论文从课题组前期研究过的功能肽分子Nap-FFGPLGLARK-NH入手,通过改变保护基团的芳环类型,简化分子序列,改变组装基元的氨基酸种类,改变溶液的pH、离子强度以及对尼罗红染料的负载实验等手段,综合考察了芳香基团对多肽自组装的影响。首先,在前期研究的功能肽分子的基础上设计了X-FFGPLGLARK-NH(X=Fmoc、Nap、Ac)多肽系列分子,考察了不同保护基团对多肽自组装行为的影响。结果显示,芳香结构的保护基团可以显著增强多肽形成纤维的能力,Fmoc-FFGPLGLARK-NH分子可以在很低的浓度下聚集组装成密集的纤维状形貌,并且可以负载更多的尼罗红染料分子,而Nap-FFGPLGLARK-NH和Ac-FFGPLGLARK-NH只有在高浓度下才能完成自组装并且对尼罗红的负载量较低。同时发现,增大溶液的pH,纤维因表面的电荷逐渐被屏蔽而倾向聚集,此时大量的芳环分布在纤维表面,π电子逐步堆积,π-π作用力的特定取向性使得纤维在聚集排列的方向上受到限制,只能沿着相邻的纤维排列,从而形成纤维束状形貌。其次,为了排除其它类型氨基酸因素的干扰,我们对多肽序列进行了简化,设计了X-FFGK-NH(X=Fmoc、Nap、Ac)等短肽分子。自组装结果表明,Fmoc-FFGK-NH由于含有较多的芳香基团,在相同条件下,分子形成聚集体的能力更强,并且其负载尼罗红的程度更大,而Nap-FFGK-NH和Ac-FFGK-NH含有较少的芳香基团,只有在较高浓度下才能进行自组装并且对尼罗红的负载量也较低。增大pH以及加入NaCl电解质都可以屏蔽分子的表面电荷,降低静电斥力,而此时芳环的π-π堆积对自组装起到决定性作用,这种作用力具有特定的取向堆积性,使得纤维的轴向延长方向受到限制,只能沿着特定的方向生长,因而分子自组装为超螺旋结构的纤维。研究还发现,这种超螺旋组装体结构比较稳定,不会随着电荷的改变而发生变化。进一步,为了研究在氨基酸不同的疏水侧链时芳香基团对多肽自组装的影响,我们保持芳香保护基不变,通过改变疏水氨基酸的种类,设计了Fmoc-XXGK-NH(X=Cha、F、I、G)等短肽,考察多肽分子在不同疏水侧链时的自组装行为。自组装结果表明,Fmoc-ChaCha-GK-NH分子由于侧链具有刚性的环己环结构而存在位阻效应,这就使得组装体容易产生较大的扭矩,而Cha分子的强疏水性还容易使组装体产生更多的内腔结构,在π-π堆积作用、疏水作用以及静电作用的协同驱动下最终形成超螺旋的结构。相对而言,Fmoc-FFGK-NH侧链基团的疏水性较弱且没有刚性的环己环,因此形成的是扭曲的纤维状结构。而Fmoc-IIGK-NH组装基元的侧链为烷基链,与Fmoc-GGGK-NH相似,组装体只是由初级原纤维聚集,最终形成较为光滑的纤维结构。通过尼罗红的负载程度实验发现,Fmoc-XXGK-NH的X由Cha依次变为F、I、G时,多肽对尼罗红的负载量逐渐降低,这也说明其组装能力逐渐减弱。同时发现,与Fmoc-FFGK-NH和Fmoc-GGGK-NH相比,Fmoc-ChaCha-GK-NH负载尼罗红后,加入β-环糊精可以与多肽分子侧链疏水的环己环相互作用,破坏了组装体的结构,进而促进尼罗红分子的释放。

关键词： π-π堆积多肽自组装协同作用超分子组装体

基于多肽构建电化学生物传感器及其在疾病标志物检测中的应用研究

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基于多肽构建电化学生物传感器及其在疾病标志物检测中的应用研究

作者：张宝乐江苏大学

学位级别：硕士

疾病的生物标志物具有易获取性、对疾病的高特异性和灵敏性等特点,在疾病的诊断和治疗监测中具有十分重要的意义,如今已经开发了多种基于疾病标志物检测的生物传感器。其中电化学生物传感器以其快捷、高效和简单的特性广泛应用于在疾病... 详细信息

疾病的生物标志物具有易获取性、对疾病的高特异性和灵敏性等特点,在疾病的诊断和治疗监测中具有十分重要的意义,如今已经开发了多种基于疾病标志物检测的生物传感器。其中电化学生物传感器以其快捷、高效和简单的特性广泛应用于在疾病标志物的检测。随着研究越来越深入,各种各样的电化学生物传感器被开发利用,多肽作为一种小分子的蛋白质具有丰富的多样性,使其在电化学传感器中的应用性增加。多肽是由多种氨基酸通过肽键聚合而成,能够自发组装形成更高级结构的聚集体和蛋白质,其中特定的氨基酸残基本身还具有电化学活性。根据多肽以上的两方面特点开展相关研究,一方面利用多肽自身氨基酸残基在特定的电压下能够产生电化学信号的特性,发展了了一种直接电化学生物传感器,并应用于阿尔茨海默症标志物淀粉样多肽Aβ聚集体降解过程的监测研究。另一方面利用多肽通过分子间相互作用自组装成具有纳米结构聚集体的特性,通过标记有信号分子的多肽链疾病标志物识别序列发生自组装实现信号分子负载量的增加从而增强检测的灵敏度,构建了一种基于多肽自组装信号放大的新型电化学生物传感器,实现了对两种肺癌标志物的双组分高灵敏同时检测。1.首先利用多肽自身氨基酸的残基的电化学活性开发了一种免标记型的直接电化学生物传感器,并应用于阿尔茨海默病的诊断及治疗。淀粉样多肽(Aβ)是阿尔茨海默病主要生物标志物,研究表明Aβ(1-42))多肽单体中的第10位氨基酸酪氨酸(Tyr-10),具有显著的电化学活性,在0.6 V～0.7 V(vs Ag/Ag Cl)的范围内有一个明显的酪氨酸氧化峰。但Aβ聚集体中的Tyr-10残基由于构象改变而被包埋无法暴露在外,导致氧化电流强度下降。当聚集体被降解后,会有更多的Aβ(1-42))分子重新游离出来,使得氧化电流上升,通过氧化电流的相对变化实现了对Aβ(1-42))分子聚集状态的实时监测。对Aβ(1-42))寡聚体降解过程的直接电化学监测相比动态光散射(DLS)、原子力显微镜(AFM)以及硫磺素荧光法(Th T)等其他常用方法,具有更低的背景信号干扰、更快的检测速度以及更高的检测灵敏度。2.其次我们发展了一种基于多肽-DNA杂合生物序列的信号放大方法应用于双组分肺癌标志物的同时测定。设计同时含有多肽氨基酸和DNA碱基的杂合生物序列:包含了信号分子(Fc或亚甲基蓝MB)、自组装分子(C-Pep)和识别分子(DNA和核酸适配体aptamer),即C-Pep-Fc-DNA和C-Pep-MB-aptamer。其中Fc和MB作为电活性分子,其氧化峰电位分别在-0.3 V和0.45 V,不同电位的氧化峰对应不同的标志物,因此能够用来实现两种标志物的同时检测;DNA序列用来特异性识别和结合mi R-21,而aptamer则是特异性识别结合CEA;C-Pep则是利用疏水的C片段通过亲疏水作用进行自组装,实现信号分子的富集和检测信号的增强。

关键词：生物标志物电化学多肽自组装生物传感信号放大双组分检测