基于原子力显微镜单分子力谱技术研究枝状聚合物聚酰胺胺的跨膜动态过程

摘要

相比于众多传统的高分子药物载体，树枝状大分子聚合物聚酰胺胺（PAMAM）具有很多特有的优势，它的表面连有大量的官能团，经过修饰可以连接更多的药物分子；其次，在空间上呈球状分布的高代数树枝状PAMAM大分子，内部存在着较大的孔腔，这些孔腔可以包埋药物分子。因此越来越多的研究人员着手研究PAMAM作为药物载体的应用，然而由于研究手段的空间和时间分辨率限制，作为药物载体进入细胞的第一步——跨膜过程并不是很清楚。在此，我们利用基于原子力显微镜(AFM)的单分子力示踪技术（可以测量皮牛级的力和微秒量级的动态过程）对单个第五代树枝状化合物分子（G5-PAMAM）进入细胞的跨膜动态过程进行研究。我们实时记录了单个PAMAM进入活细胞的动态过程，测量到跨膜力的大小及其进入细胞所需的时间，并研究了其进入细胞的内吞机制。本研究将为PAMAM作为药物载体的应用提供更多的理论基础，对生物医学领域有重要意义。研究取得进展如下：
　　1.本研究记录了单个G5-PAMAM进入活细胞的动态过程，测量到跨膜力的大小及其进入细胞所需要的时间。G5-PAMAM纳米粒子与细胞作用的内吞力的范围是50pN至425pN，其平均的作用力是172±74pN，进入细胞内所需时间的范围是2.5ms至65ms，平均值为19±11ms。
　　2.另外，本研究还揭示了G5-PAMAM进入细胞的内吞机制。不仅用力示踪技术在单分子水平上做了对照和阻碍实验，而且也通过激光共聚焦显微镜量化了相对于对照实验（未用阻碍试剂处理）而言用阻碍试剂预处理后的细胞内G5-PAMAM粒子的平均荧光强度。值得注意的是，两种实验方法得出的结论一致。非洲绿猴肾细胞（Vero）内吞G5-PAMAM通过小窝蛋白和网格蛋白介导的内吞及巨胞饮方式（网格蛋白及巨胞饮为主）完成，其中网格蛋白介导和巨胞饮是主要的途径。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 原子力显微镜

1.1.1 原子力显微镜的工作原理

1.1.2 原子力显微镜的成像模式

1.1.3 原子力显微镜的应用

1.2 原子力显微镜单分子力谱技术

1.2.1 原子力显微镜单分子力谱原理

1.2.2 单分子力谱的应用

1.3树枝状大分子聚酰胺胺（PAMAM）

1.4本课题研究意义

第2章 AFM研究单个G5-PAMAM进入细胞的动态过程

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 细胞培养

2.2.2 用G5-PAMAM纳米粒子修饰AFM探针

2.2.3 基于原子力显微镜的单分子力谱

2.2.4 阻碍实验及对照实验

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 共聚焦显微镜研究G5-PAMAM进入细胞的路径

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 细胞及G5-PAMAM荧光染色

3.2.2 阻碍实验及对照实验

3.2.3 Vero细胞和G5-PAMAM荧光成像

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第4章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果