糖类通过与蛋白质等分子的相互作用,在生物体内的一系列正常生命活动和病理变化中发挥着至关重要的识别和调节作用。由于单独的糖分子与其他生物分子的相互作用一般非常微弱,对糖参与的相互作用研究需要借助具有“糖簇效应”的工具进行。将糖分子修饰于纳米粒子(nanoparticle,NP)表面形成的糖纳米粒子是一种备受关注的糖簇结构研究工具,它将“糖簇效应”与各种纳米粒子的理化性征结合了起来,在糖生物学及生物医学等领域已得到了广泛的应用。随着糖纳米粒子应用范围不断扩展,开发出通用性好,操作简便,可拓展性强的糖纳米粒子制备方法对于扩大糖纳米粒子的应用范围,提升其应用潜力具有非常重要的意义。为此,我们基于全氟苯基叠氮化合物(PFPA)的光照插入反应和多巴胺的氧化自聚合反应开发了两种适用范围广、可操作性及可扩展性强的糖纳米粒子制备方法,进一步地,我们将所制备的糖纳米粒子在糖与蛋白的相互作用检测,癌细胞靶向成像以及靶向抗癌等方面进行了应用研究。本论文内容主要包括以下两个方面:一、利用光照插入反应制备糖纳米粒子并用于糖-蛋白相互作用研究PFPA在紫外光照射或加热条件下可转化为具有高反应活性的氮烯,理论上可以插入任何含C-H、N-H或C=C键的化合物,形成新的共价键。我们利用PFPA的光照插入反应将炔基引入到葡聚糖或聚乙烯醇(PVA)包被的氧化铁纳米粒子表面,并计算得修饰到葡聚糖纳米粒子表面的炔基量为1.22 mmol/g NPs;修饰到聚乙烯醇纳米粒子表面的炔基量为1.56 mmol/g NPs;在此基础上,利用炔基与叠氮基的“点击反应”分别制备了半乳糖修饰的葡聚糖纳米粒子、甘露糖修饰的聚乙烯醇纳米粒子、半乳糖修饰的聚乙烯醇纳米粒子以及罗丹明-半乳糖荧光纳米粒子。DLS分析显示所制备的各种糖纳米粒子的平均粒径在300-600 nm之间。我们采用石英晶体微天平(QCM)技术分别研究了上述三种糖纳米粒子与伴刀豆球蛋白A(Con A),花生凝集素(PNA),galectin-9以及Jurkat细胞、KM12细胞的相互作用。结果显示该方法所制备的糖纳米粒子与相应凝集素之间具有很好的特异性相互作用。罗丹明-半乳糖荧光纳米粒子则用于对人肝肿瘤HepG2细胞的靶向荧光成像研究。HepG2细胞的细胞膜上过量表达能特异性结合半乳糖及乳糖的非唾液酸糖蛋白受体(ASGP-R)。通过激光共聚焦显微镜和流式细胞仪的观察和分析,证实了罗丹明-半乳糖荧光纳米粒子可用于对HepG2细胞的靶向荧光成像。二、利用多巴胺自聚合反应制备载药糖纳米粒子并用于靶向抗癌研究在碱性溶液中并有氧存在时,多巴胺可以在多种固体界面发生自聚合反应形成聚多巴胺,聚多巴胺表面可通过其富含的邻苯二酚基团与氨基或巯基化合物通过席夫碱反应或迈克尔加成反应来进行改性修饰。在这部分工作中,我们在光敏剂金丝桃素存在的情况下使多巴胺在纳米粒子表面进行聚合,使得金丝桃素被“包裹”进纳米粒子表面的聚多巴胺层中,之后在有氧环境中加入氨基化的乳糖,将乳糖分子修饰在纳米粒子表面,制得了载金丝桃素乳糖纳米粒子。TEM和红外光谱分析证明了聚多巴胺包被纳米粒子的成功以及金丝桃素负载的成功;通过UV-Vis分析计算出糖纳米粒子中金丝桃素的负载量为33.1μg/mg NPs;通过DLS分析得知所制糖纳米粒子的平均粒径为546 nm。金丝桃素是一种高效光敏剂,在600 nm光照下可被激发产生活性氧,致细胞受损乃至死亡。然而,金丝桃素极差的水溶性制约了它在生物医药领域的应用。在此,我们将水分散性良好的载金丝桃素乳糖纳米粒子用于对HepG2细胞的靶向光动杀伤研究。细胞摄入研究结果显示糖纳米粒子对HepG2细胞具有靶向性;光照条件下纳米粒子在细胞内产生活性氧情况的研究以及细胞毒性研究结果则说明载金丝桃素乳糖纳米粒子可通过光动效应靶向地杀伤HepG2细胞。