论文部分内容阅读
生物技术和纳米技术的融合促进了生物纳米杂化材料的发展,它既包含了生物材料的生物兼容性、特异性识别和高效催化的性质,也包含了纳米材料独特的电子、光学、磁学和催化性质。基于这些多样化的优异性质,生物纳米杂化材料被广泛研究并用于生物领域,包括生物传感和小分子检测、致病菌的检测和治疗、癌症的诊断和治疗、以及生物催化反应等。本论文主要通过利用几种生物分子的特殊性能与多功能纳米材料相结合,构建针对不同疾病的诊疗体系。主要内容如下:1.通过非共价的静电吸引作用,将带正电的季胺化的磁纳米粒子与单链DNA结合,构建了基于DNA放大检测试验的简单灵敏的致病菌检测体系。在存在带有大量负电荷的致病细菌时,DNA可以被竞争性地从纳米粒子表面置换到溶液中,经过简单的磁分离之后,将释放的DNA转移至试管中,进行下一步的Exo Ⅲ辅助的DNA放大分析试验,由此将致病菌的检测转化成DNA的高灵敏度的检测。2.通过共价修饰的方式,将壳聚糖修饰到金属有机框架的纳米粒子表面,再结合纤维素纸,构建了耐性可见的创可贴用于检测和选择性治疗细菌感染。创可贴的颜色指示细菌感染(黄色)和耐药性(红色)。PCN-224的多孔结构和优异的光动力性质有利于药物装载和杀伤耐药菌,而壳聚糖用于引诱带负电的细菌并实现酸响应性的药物释放。基于颜色,我们分别对敏感型菌株和耐性菌株进行基于化学治疗或光动力治疗。3.通过疏水相互作用,将透明质酸包裹到中空氮化碳球上,构建了群体感应抑制和光动力疗法联合的体内抗被膜策略。中空球提供了药物传递的能力,确保了群落感应抑制剂和抗生素能够依次释放;氮化碳球的光动力学性质有利于破除被膜成分、杀伤细菌,并与化学疗法协同抗菌;而透明质酸赋予该杂化材料靶向细菌的能力,保证了生物安全性和治疗的靶向性,有助于将该生物-纳米杂化体系应用到活体的抗被膜治疗中。4.通过共价修饰的方式,将与端粒DNA互补的C-DNA、靶向细胞核受体的配体分子和具有类核酶活性的Ce复合物修饰到上转换纳米粒子表面,构建了一个端粒G-悬端特异性的DNA纳米水解酶。它不仅可以在近红外光照射下被实时追踪,而且可以精确的水解端粒DNA,引起细胞的衰老和凋亡。5.通过共价修饰的方式,将不同性质的手性氨基酸分别修饰到纳米氧化铈(CeNPs)表面,构建手性纳米酶。本章中,我们选择了 3,4-二羟苯丙氨酸(DOPA)对映体作为手性催化的底物。通过详细的动力学研究,发现苯丙氨酸修饰的CeNPs对于DOPA的氧化反应表现最佳,并且对其对映体具有优异的立体选择性。