基于乙烯基砜的化学糖基化及生物活性研究

摘要

在材料基底表面通过化学方法构建糖基化层，实现对生物膜致密“糖被”的仿生模拟，为糖的生物学研究提供实验工具和研究手段。本文利用二乙烯基砜与羟基和氨基反应的特性，以二乙烯基砜为偶联剂将糖分子分别接枝到不同材料表面，并对糖基化材料进行生物学评价。
　　本研究主要内容包括：⑴利用二乙烯基砜对含羟基材料进行活化，再与糖异头碳上羟基反应构建糖基化表面，并对其进行蛋白和细胞水平的功能测试。利用该法制备的甘露糖和乳糖糖基化表面在蛋白水平能够特异性识别相应的凝集素蛋白;在细胞水平能够引起小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)和人肝癌细胞(HepG2)的特异性黏附，并在体外中长期培养中能保持良好的生理活性。我们还利用组氨酸替换糖对材料表面进行修饰，探索了组氨酸配基特异性识别抗体(IgG)的实验。初步实验结果表明此方法固定的组氨酸配基对IgG有特异性吸附能力。⑵利用氨基乳糖与二乙烯基砜反应制备氨基乳糖乙烯基砜衍生物，采用该衍生物与氨基修饰的材料表面进行一步反应，制备了乳糖糖基化细胞爬片和微载体，并对其进行生物学评价。实验结果表明乳糖修饰的细胞爬片和微载体在蛋白质水平对PNA具有良好的的特异性识别能力。在无血清条件下能够引起HepG2特异性黏附，且在中长期培养中能保持较好的细胞生理活性。结合微载体较高的比表面积，该糖基化方法具有应用于细胞体外大规模培养的潜力。⑶建立了一类基于乙烯基砜化学反应的材料基底化学糖基化的新方法。该方法适用于高分子膜、晶胶膜、细胞爬片和微载体等基底材料。利用该法制备的化学糖基化表面在蛋白和细胞水平均有较高的生物活性，为仿生含糖材料的构建提供了实验方法和技术支撑。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 糖的生物学作用

1．1．1 糖的结构和调节作用

1．1．2 糖-蛋白间相互作用

1．2 表面糖基化方法

1．2．1 非共价修饰

1．2．2 共价修饰

1．2．3 酶催化表面糖基化修饰

1．3 表面糖基化材料的生物学功能

1．4 本论文研究内容

2 甘露糖、乳糖糖基化PHEMA膜的制备与生物学评价

2．1 引言

2．2 实验材料与仪器

2．2．1 试剂与材料

2．2．2 溶液配制方法

2．2．3 主要仪器与设备

2．3 实验方法

2．3．1 糖基化PHEMA膜的制备

2．3．2 糖基化膜的表征

2．3．3 糖基化PHEMA膜制备条件优化

2．3．4 甘露糖糖基化PHEMA膜的细胞黏附

2．3．5 乳糖糖基化PHEMA膜的细胞生理活性实验

2．4 实验结果与分析

2．4．1 红外光谱表征

2．4．2 糖基化PHEMA膜制备条件优化

2．4．3 糖基化PHEMA膜细胞黏附和膜材料的细胞相容性

2．5 小结

3 氨基乳糖及组氨酸修饰PHEMA膜和晶胶膜的制备与生物学评价

3．1 引言

3．2 实验材料与仪器

3．2．1 试剂与材料

3．2．2 溶液配制方法

3．2．3 主要仪器与设备

3．3 实验方法

3．3．1 晶胶膜的制备

3．3．2 氨基乳糖的制备

3．3．3 氨基乳糖糖基化晶胶膜的制备

3．3．4 氨基乳糖糖基化晶胶膜的表征

3．3．5 氨基乳糖糖基化晶胶膜的蛋白吸附实验

3．3．6 组氨酸修饰晶胶膜与PHEMA膜的蛋白吸附实验

3．4 实验结果与分析

3．4．1 红外光谱表征

3．4．2 氨基乳糖糖基化晶胶膜的蛋白吸附实验

3．4．3 组氨酸修饰晶胶膜和PHEMA膜的蛋白吸附实验

3．5 小结

4 乳糖糖基化玻璃爬片和微载体的制备与生物学评价

4．1 引言

4．2 实验材料与仪器

4．2．1 试剂与材料

4．2．2 溶液配制方法

4．2．3 主要仪器与设备

4．3 实验方法

4．3．1 玻璃爬片和微载体的氨基改性

4．3．2 氨基乳糖乙烯基砜衍生物的制备

4．3．3 乳糖糖基化细胞爬片和微载体的制备

4．3．4 乳糖糖基化细胞爬片和微载体蛋白吸附实验

4．3．5 乳糖糖基化细胞爬片和微载体的细胞相容性

4．4 实验结果与分析

4．4．1 细胞爬片的XPS表征

4．4．2 基于Blitz传感器的乳糖活性评价

4．4．3 乳糖糖基化细胞爬片的蛋白吸附及生理活性

4．4．4 乳糖糖基化微载体的蛋白吸附及生理活性

4．5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢