两亲性共轭聚合物的设计合成、与细胞的相互作用及其生物应用研究

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本论文设计合成了一系列两亲性共轭聚合物,并研究了它们在病原菌检测区分上的应用。此外,我们利用生物体系的细胞膜与阳离子共轭聚合物形成复合物,降低了阳离子共轭聚合物诱导红细胞聚集的副作用。主要研究内容如下:  1.设计合成了三种带有不同亲水侧链的两亲性聚芴衍生物PFP-1,PFP-2和PFP-3。PFP-1,PFP-2和PFP-3具有相同的疏水共轭骨架和烷基侧链,不同点在于三者所带的亲水侧链,其中PFP-1带有烷氧链OEG,PFP-2带有季铵盐,而PFP-3的侧链则是烷氧链和季铵盐的混合。因此,三者在亲疏水性质上略有差异,但它们具有相似的光物理学性质。基于真菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌在表面结构上的差异,我们研究了上述三种共轭聚合物与不同病原菌的作用情况,发现它们都可以选择性地与金黄色葡萄球菌作用,且PFP-3呈现出比PFP-1和PFP-2更好的作用效果,说明烷氧链和季铵盐基团在促进PFPs与金黄色葡萄球菌的作用中都发挥了一定的作用。结合ζ电势和等温量热滴定(ITC)的结果及上述聚合物的结构特征,推论这是一个以疏水作用为主要驱动力的选择性识别。而对人正常的永生化表皮细胞(HaCaT)进行的细胞毒性试验(MTT)也表明PFPs在实验条件下具备良好的生物相容性。因此,本研究对病原菌感染的诊断提供了一种潜在的检测试剂和一定的分子设计上的指导意义。  2.制备了由细胞膜与阳离子共轭聚合物组成的复合物,并成功抑制了阳离子共轭聚合物诱导的红细胞聚集。阳离子共轭聚合物通过静电作用会吸附到红细胞表面,中和红细胞表面的负电荷,导致红细胞之间原有的静电排斥降低而发生聚集。但是,当阳离子共轭聚合物与带负电的细胞膜形成静电复合物之后,其正电性降低,对红细胞表面负电荷的影响降低,进而达到避免红细胞聚集的效果。本工作选用了铜绿假单胞杆菌的外膜囊泡(OMVs)及阳离子聚芴苯衍生物(PFP)、聚对苯撑乙烯衍生物(PPV)、聚噻吩衍生物(PMNT)分别作为细胞膜和阳离子共轭聚合物的代表进行了研究。鉴于不同阳离子共轭聚合物与OMVs及红细胞之间的作用差异,不同聚合物在不同浓度条件下(10μM,100μM)对红细胞表现出不同的诱导聚集效果,但值得肯定的是,OMVs的引入可以达到抑制阳离子共轭聚合物诱导红细胞聚集的效果。本研究为提高阳离子共轭聚合物的生物相容性提供了一定的参考价值和指导意义。
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