【摘要】：β-葡聚糖是酵母細胞壁的主要成分,分子通過次級鍵自組裝成三股螺旋結(jié)構(gòu),為酵母細胞提供了動態(tài)力學保護。β-葡聚糖還具有免疫調(diào)節(jié)功能,能和巨噬細胞的Dectin-1受體結(jié)合進而調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)達到提高免疫力、抗感染、抗癌、促進傷口修復(fù)等目的。盡管β-葡聚糖具有特殊的結(jié)構(gòu)和生物活性,由于加工特性差和在溶液中形態(tài)維持困難,限制其在生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用。本文擬通過化學改性,調(diào)控其親疏水性,改善其加工特性,以適應(yīng)生物醫(yī)學領(lǐng)域?qū)Σ牧喜煌庸ぬ匦院蜕憝h(huán)境形態(tài)維持穩(wěn)定的需要,進一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域,特別是藥物靶向載體和組織再生修復(fù)領(lǐng)域。首先對其進行位點選擇性化學改性,并對結(jié)構(gòu)進行的表征。在β-葡聚糖的三股螺旋結(jié)構(gòu)中,O-6和O-4位羥基位于螺旋外部,O-2位羥基位于螺旋內(nèi)部并彼此間形成緊密的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。利用β-葡聚糖的三股螺旋結(jié)構(gòu)特點,通過在甲酸中的非均相反應(yīng)在其O-6和O-4位置進行了甲�；〈�,并不破壞螺旋結(jié)構(gòu)。然后再使甲�；�-葡聚糖溶解于吡啶中,拆散螺旋結(jié)構(gòu),通過均相反應(yīng)進一步對O-2和O-4位置進行乙�；〈�,最后在沸水中脫去不穩(wěn)定的甲�；�,獲得了O-2位置完全取代,O-4位置半取代的β-葡聚糖位點選擇性酯化物。分子模型分析發(fā)現(xiàn)其糖單元呈兩親性結(jié)構(gòu)。隨后研究了該酯化物在水溶液中的自組裝行為,發(fā)現(xiàn)其在DMSO稀溶液中水稀釋過程中能自組裝為平均直徑為25nm左右、厚度為0.7nm左右的納米片層結(jié)構(gòu),該片層的組裝驅(qū)動力可能為疏水作用和氫鍵作用,O-2位置的乙�；鶇^(qū)域藏于片層內(nèi)部,O-6位置羥基暴露于片層表面。該納米片層可以繼續(xù)組裝為更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。在常溫下通過對該片層溶液進行超聲,發(fā)現(xiàn)其可以組裝成平均直徑300nm的微囊結(jié)構(gòu),由于片層邊緣比較疏水,可以受疏水作用驅(qū)使相互融合,片層表面富含羥基,可以受氫鍵作用驅(qū)使形成疊層結(jié)構(gòu)。通過分析組裝過程中的中間體,發(fā)現(xiàn)這些片層首先通過相互融合和疊層組裝成一個環(huán)狀中間體,接著繼續(xù)自組裝成微囊。此外片層結(jié)構(gòu)還可以組裝成規(guī)則方塊結(jié)構(gòu)和條帶狀結(jié)構(gòu)。對β-葡聚糖的改性并沒有降低其免疫活性,反而增加了其在水溶液中的分散性,增加其應(yīng)用范圍。免疫刺激實驗發(fā)現(xiàn),酯化β-葡聚糖可以與小鼠腹腔巨噬細胞作用,增強其對大腸桿菌的吞噬功能;其可以與RAW246.7單核-巨噬細胞作用,增強其相關(guān)炎癥因子IL-1,IL-6,TNF-α的分泌。通過三氟乙酸酐做催化劑,一步合成了β-葡聚糖乙酯、丙酯、丁酯、戊酯系列酯化物,增強了其在有機溶劑中的溶解性。用六氟異丙醇作為溶劑,β-葡聚糖酯化物都可以進行電紡絲,分別得到平均直徑150、149、410、1236 nm的纖維膜。除了戊脂纖維結(jié)構(gòu)有缺陷以外,其他纖維形貌都比較規(guī)整,沒有分支或串珠結(jié)構(gòu)。親水性實驗發(fā)現(xiàn)β-葡聚糖乙酯具有高度吸水性、β-葡聚糖丁酯具有高度疏水性;模仿天然皮膚的表皮-真皮結(jié)構(gòu)特點,制備了β-葡聚糖丁酯-乙酯雙層仿生皮膚敷料。力學測試發(fā)現(xiàn)該敷料具有適宜的拉伸強度,在濕潤狀態(tài)仍然能保持足夠力學強度,兩層纖維之間連接緊密。細胞實驗發(fā)現(xiàn)該敷料良好支持3T3成纖維細胞粘附和增殖。14天小鼠背部皮膚全層缺損修復(fù)實驗發(fā)現(xiàn),表層的β-葡聚糖丁酯可以防水透氣,阻隔外界微生物入侵。內(nèi)層的乙酯可以緊密貼合創(chuàng)傷區(qū)域,吸收組織滲出液,促進傷口修復(fù),對獲取組織進行HE、masson染色發(fā)現(xiàn)相比于對照組,β-葡聚糖雙層敷料組小鼠的皮膚愈合情況更好。其有潛力作為一種新型納米纖維仿生敷料在臨床中得到應(yīng)用。上述結(jié)果表明,通過酯化改性后的β-葡聚糖不僅維持了其免疫刺激活性,同時可組裝成納米微囊以及電紡絲成纖維狀,可望用于構(gòu)建靶向免疫細胞的藥物載體和刺激組織再生的敷料,拓展β-葡聚糖在生物醫(yī)學工程中的應(yīng)用。
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08

【參考文獻】

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本文編號：2805406