一氧化氮（NO）是一种气体信号分子,具有重要的生理调节功能,与血管舒张、凝血、抗菌以及肿瘤生长等密切相关。发展NO的供体化合物或者NO产生载体,拓展其生物医学应用,得到研究者的广泛关注。NO的半衰期较短,不易储存,难以可控释放,并且生理活性依赖于浓度水平。因此,如何实现NO的可控产生与释放是NO生物医学应用面临的重要挑战。凝集相液滴（或者简称凝集体）颗粒（Coacervate microdroplets）是由正负电荷聚电解质基于液液相分离作用形成的微粒,具有分子选择性富集、液体动态流动性和可控响应组装等性能。本文针对NO的可控产生与释放的科学问题,发展级联酶的NO产生体系,构建基于凝集相液滴的生物载体,开展以下四个方面的研究内容。一、凝集相液滴的红细胞膜包被及其溶血效应研究在液相分离作用形成的凝集体表面包被红细胞膜,显著提高了凝集体的结构稳定性,降低了其溶血效应。红细胞无亚细胞器,便于膜的提取。本章以带正电的聚合物二乙氨基乙基-葡聚糖和带负电的双链脱氧核糖核酸经过静电作用介导的液液相分离制备了凝集体液滴颗粒,进一步在表面包被红细胞膜,构建了含膜的凝集体,平均粒径约为6μm。凝集体包膜以后表面电荷由正变负,颗粒尺寸有所增加,含膜凝集体采用激光共聚焦成像进行了表征。比色方法和流式细胞仪证实了凝集体在包膜以后可以与红细胞共存,降低了溶血效应。红细胞膜的包被增强了凝集体的血清耐受性,也有效延长了在活体内的循环时间,为进一步的生物医学应用与活体应用奠定了基础。二、含膜凝集体的一氧化氮产生及其血管舒张应用研究在红细胞膜包被的凝集体内部装载葡萄糖氧化酶,与红细胞膜携带的血红蛋白构成级联酶体系,发展了NO可控产生的新型载体。该载体以葡萄糖和羟基脲为底物,可控产生NO,实现了活体水平的血管舒张。在葡萄糖存在下,葡萄糖氧化酶介导凝集体中葡萄糖氧化产生H2O2。血红蛋白介导H2O2催化氧化羟基脲生成NO。在离体动脉环扩张实验中实时检测生成1.3μM NO,诱导动脉环张力降低了5 g,舒张率达到38%。活体水平的NO产生量约为200 n M,并通过测量兔子血压、心率进一步验证了载体产生的NO对血管的舒张作用。NO是维持血管基本张力的重要生理调节剂,提高血液中内外源NO的浓度,对于血栓、高血压等心血管疾病的预防和治疗具有重要意义,因此本工作发展的NO供给载体有望应用于心血管疾病的预防与治疗。三、凝集体的红细胞膜原位包被及其载氧供给研究将凝集体和红细胞直接混合,发展了凝集体的红细胞膜原位包膜法,所制备的含膜凝集体具有载氧供给的功能。凝集体和红细胞按照一定比例混合,由于凝集体对于红细胞的溶血效应导致红细胞破裂,红细胞膜碎片吸附在凝集体表面,实现了凝集体的原位包被。常规红细胞膜修饰纳米颗粒的方法需要提取红细胞膜。相比而言,原位包膜法简单,可操作性强。红细胞内的血红蛋白具有运载氧的功能,因此红细胞膜的包被赋予了颗粒载氧的作用。相比于普通磷脂膜包被的凝集体,红细胞膜包载的凝集体氧气的释放量增大,释放平衡时间延长了9倍。本工作发展的原位包膜法不仅为仿生颗粒的包膜方式提供了简单快捷的方法,并且为携氧材料的发展提供了新的思路。四、基于凝集体级联酶空间布局的一氧化氮可控产生及抗凝血应用研究在凝集体表面吸附二棕榈酰磷脂酰胆碱磷脂制备了磷脂膜包被的凝集体。为了有效产生NO并降低级联酶反应中间体H2O2的溢出,磷脂膜凝集体内部装载葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶,磷脂膜上固定过氧化氢酶。在底物葡萄糖和羟基脲的存在下,葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖产生中间产物H2O2,H2O2在辣根过氧化物酶催化下氧化羟基脲产生NO,多余的中间产物被膜上的过氧化氢酶催化分解为氧气和水。该级联酶空间布局在凝集体内部可控产生NO,并且通过嵌在膜上的过氧化氢酶催化分解有效消除了H2O2的对外释放。本工作发展的级联酶空间布局体系避免了H2O2的溢出,为NO的进一步生物应用提供了有效保障。