(6,5)单壁碳纳米管对盐酸阿霉素的载药研究

以分离后的单壁碳纳米管为载药工具,制备了一种(6,5)单壁碳纳米管-盐酸阿霉素-人血清白蛋白-叶酸((6,5)SWCNT-Dox-HSA-FA)四元靶向载药系统.首先通过反应制备得到三元复合物Dox-HSA-FA,并采用双水相萃取法分离得到(6,5)SWCNT;然后采用超声作用将(6,5)SWCNT分散至Dox-HSA...     

用于增强抗肿瘤功效的共载紫杉醇和基因的壳聚糖衍生物载体

本研究对壳聚糖进行亲水修饰、疏水修饰,制得两亲性壳聚糖衍生物(OTC),再用叶酸(FA)修饰OTC得到FOTC.用此FOTC共载难溶性抗肿瘤药物紫杉醇(PTX)和SurvivinshRNA表达质粒(iSur-pDNA)得到FOTC/PTX/pDNA纳米复合物.体外抗肿瘤试验结果表明:与OTC/PTX/pDNA纳米复合物相比,FOTC/PTX/pDNA纳米复合物可提高pDNA释放速率,降低PTX释放速率,显著提高细胞摄取量,提高体外转染效率,增强肿瘤细胞增殖抑制能力.联合给药肿瘤细胞增殖抑制能力强于单独给药.体内抗肿瘤试验结果表明:联合给药可协同增强抗肿瘤作用,FA修饰可增强其主动靶向能力.因此,FOTC有望作为紫杉醇和基因联合给药的递送载体.     

螺旋手性SWCNT尺寸对布洛芬分子旋光异构限域的影响

用量子力学与分子力学组合的ONIOM方法, 考察布洛芬（Ibu）分子限域在螺旋手性单壁碳纳米管(SWCNT)内的手性转变机理. 结果表明： 螺旋手性单壁碳纳米管的直径越小, 限域在其孔道内的布洛芬分子形变越明显; 布洛芬分子在SWCNT(6,4)和SWCNT(7,4)内的旋光异构只有一个反应通道, 在SWCNT(8,5)内的旋光异构有两个反应通道; 布洛芬分子限域在SWCNT(6,4),SWCNT(7,4)和SWCNT(8,5)内时, 旋光异构反应决速步骤的内禀能垒分别为24795,27383,29224 kJ/mol, 总包能垒分别为27896,29191,32588 kJ/mol. 可见S-Ibu的旋光异构易在较小孔径的螺旋手性SWCNT内实现, SWCNT(6,4)可以作为布洛芬分子旋光异构的纳米反应器.     

金原子在单壁碳纳米管中的结构理论研究

利用密度泛函理论方法研究了单个金原子填充于单壁碳纳米管(n,0)SWCNT(n=5–10)中的几何结构以及Au原子与不同横截面积的SWCNT的相互作用能.结果发现,在直径较小的(n,0)SWCNT(n=5–13)中,Au原子被束缚于纳米管的中心线上,随着横截面积的增加(n=11–13),Au原子将偏离纳米管的中心线.另外,随着纳米管横截面积的增加,Au原子与SWCNT的相互作用能随之增加,Au原子与(9,0)SWCNT的相互作用相对较强,然后随着SWCNT横截面积的进一步增加,曲率变小,Au与SWCNT的相互作用也随之变弱.结果表明(9,0)SWCNT可以被用作连续填充的对象构建SWCNT/一维线性单原子金属链纳米复合材料.     

水与扶手椅型SWCNT复合环境下α-Ala分子的手性转变机理

采用组合量子化学ONIOM方法,基于氨基作为氢迁移桥梁,考察单壁碳纳米管(SWCNT)与水复合环境下α-丙氨酸分子(α-Ala)的手性转变机理.结果表明:基于氨基作为氢迁移桥梁的手性转变反应有a和b两个通道,其中通道a最具优势;水与扶手椅型SWCNT复合环境对氢迁移反应具有较好的催化作用;在SWCNT(8,8)的限域环境下,3个水分子构成的链使主反应通道的决速步骤能垒从裸反应的266.1kJ/mol降至117.8kJ/mol.表明SWCNT(8,8)与水构成的复合环境可作为实现α-Ala手性转变的理想纳米反应器,生命体内α-Ala分子可在类似的纳米环境实现旋光异构.     

水环境下扶椅型单臂碳纳米管内缬氨酸旋光异构及羟自由基致损伤机理

用量子力学与分子力学组合的ONIOM方法,结合自洽反应场的SMD(slovation model density)模型方法,对水环境下单臂碳纳米管(SWCNT)内缬氨酸的旋光异构及羟自由基致损伤机理进行了研究.势能面计算表明:以2个水分子簇作传递质子媒介,氨基氮作质子迁移桥梁时,缬氨酸限域在SWCNT(8,8)和SWCNT(7,7)内旋光异构的决速步能垒分别是115.80和165.64kJ/mol,水溶剂效应使这2个能垒降到104.34和150.07kJ/mol.限域在SWCNT(8,8)内的缬氨酸,羟自由基抽氢致其损伤的能垒是13.31kJ/mol,水分子辅助羟自由基抽氢致其损伤的能垒约15.00kJ/mol,水溶剂效应使它们相应地上升至18.85和约20.00kJ/mol.结果表明:SWCNT(8,8)和SWCNT(7,7)的限域对水环境下缬氨酸的旋光异构分别具有正催化和负催化作用,水溶剂具有助催化作用;SWCNT(8,8)的限域对水环境下羟自由基致缬氨酸损伤具有显著的催化作用,水溶剂则会阻碍羟自由基致缬氨酸损伤.     

去甲斑蝥素抑制紫杉醇诱导的UMUC-3人膀胱癌细胞有丝分裂滑脱

目的:探究有丝分裂滑脱在UMUC-3细胞紫杉醇(PTX)耐药中的作用,以及去甲斑蝥素(NCTD)对有丝分裂滑脱的抑制作用.方法:以UMUC-3膀胱癌细胞为研究对象,通过Giemsa染色、流式细胞术观察UMUC-3细胞有丝分裂相;台盼蓝染色测定细胞活力;Western bloting检测Cdc6、p-Cdk1蛋白表达水平变化;通过TCGA数据库,分析Cdc6表达与膀胱癌病人生存及预后关系.结果:PTX作用后出现多倍体细胞,G2/M期比例呈现先上升后下降趋势,表明细胞出现有丝分裂滑脱.滑脱呈时间依赖性增加;第4天滑脱细胞数超过50%,且细胞活力开始升高.PTX处理第3天加入NCTD,可有效地阻止多倍体细胞的出现,阻滞细胞于G2/M期,并逆转PTX耐药.机制研究发现,滑脱细胞中Cdc6蛋白表达明显上调,Cdk1活性受到抑制;NCTD可下调Cdc6,维持Cdk1活性.TCGA数据分析显示,Cdc6在膀胱癌中高表达,并提示预后不良.结论:Cdc6通过促进有丝分裂滑脱可介导PTX耐药,NCTD可以通过降解Cdc6逆转PTX耐药.     

载紫杉醇的pH敏感型热休克蛋白纳米载体的肿瘤细胞摄取特性及药理学评估

为探究载紫杉醇(PTX)的pH敏感型热休克蛋白纳米载体(PT-HSP)的肿瘤细胞摄取特性、药理学活性及生物安全性,采用荧光显微技术和分光光度法分析不同相对分子质量和聚磺胺嘧啶/聚乙二醇丙烯酸共聚物(PSPA)比例制备所得的PT-HSP对细胞摄取的影响,采用台盼蓝染色法分析载PTX的PT-HSP对肿瘤细胞的选择性杀伤能力,通过树脂天青法分析其细胞毒性并进行溶血试验,最后利用不同的内吞抑制剂对肿瘤细胞摄取PT-HSP的机制进行探讨.结果显示:当PT-HSP中PEG的相对分子质量达到6 000且与HSP亚基的摩尔比为2∶1时,可以显著抑制正常细胞对PT-HSP的摄取,而不影响肿瘤细胞对其摄取,说明其具有良好的肿瘤细胞靶向性;同时,与PTX相比,载PTX的PT-HSP对正常细胞伤害小,对肿瘤细胞杀伤力强,并具有良好的生物安全性;摄取机制分析结果表明PT-HSP可能通过依赖能量的巨胞饮方式以及小窝介导的内吞方式进入肿瘤细胞.综上所述,PT-HSP能选择性进入肿瘤细胞释放PTX并发挥抗肿瘤药效,有望成为一种安全、有效的靶向药物载体用于抗肿瘤治疗.     

扶手椅型单壁碳纳米管的尺寸对布洛芬分子手性转变的限域影响

用量子力学和分子力学相结合的ONIOM(B3LYP/6-31+g(d,p)∶UFF)方法,研究SWCNT((8,8),(7,7),(6,6))内的布洛芬(IBU)分子结构和手性转变机理,在ONIOM(B3LYP/6-311++g(2df,pd)∶UFF)水平计算单点能.分子结构研究表明:与单体IBU分子相比,受限于SWCNT(6,6)时,羧基C与它的两个O的键长,羧基C与手性C的键长明显减小,导致手性C和羰基O以及羧基两个O的间距明显缩短.随着管径的增加,IBU分子结构变化变得不明显.手性转变反应通道研究表明:在SWCNT(8,8)内存在两个反应通道,一是手性碳上的氢直接以羰基氧为桥梁转移到手性碳的另一侧;二是氢先在羧基内转移,从羟基转移到羰基,而后手性碳上的氢再以羰基氧为桥梁转移到手性碳的另一侧.在SWCNT(7,7)和SWCNT(6,6)内只存在第二通道.反应势能面计算发现:IBU分子在SWCNT(6,6)内,羧基内氢转移和氢从手性碳转移到羰基的能垒明显降低,从单体的143.9和306.4kJ·mol-1分别降到123.3和246.3kJ·mol-1;在SWCNT(7,7)内降低的幅度次之,在SWCNT(8,8)内降低幅度很小.结果表明:IBU限域在SWCNT内时的氢转移反应能垒随管径减小而降低.     

面向SWCNT-FET制造的介电泳装配技术

针对单壁碳纳米管(SWCNT)场效应晶体管(FET)制造过程中面临的SWCNT装配问题,采用介电泳技术实现SWCNT在微电极上的有效装配.对SWCNT在非均匀电场中所受到的介电泳力进行了相关理论分析,利用COMSOL多物理场耦合软件模拟了介电泳驱动电场,并做了大量装配实验,获得了高效装配SWCNT所需的实验参数.AFM扫描观测及电特性测试验证了这种方法的有效性,同时也为其他一维纳米材料纳电子器件的装配制造提供了借鉴.     

Arm-Chair型SWCNT结构、电子特性及B掺杂对其的影响

采用密度泛函理论(DFT)和局域密度近似(LDA)方法,通过构型优化得到硼原子掺杂前后的单壁碳纳米管SWCNT(4、4)稳态几何构型、能量、能带和态密度。并通过比较发现替代前后SWCNT在沿着c轴的方向键长增加;B原子取代使Fermi面附近SWCNT的价带和导带出现分裂;系统替代前后均具有金属性。     

印防己毒素在不同类型突触分泌中的作用

为探讨印防己毒素(PTX)阻断抑制性自发和诱发的神经递质释放浓度是否存在差异,以及这些差异是否具有脑区特异性,采用鼠脑皮层神经细胞和海马神经细胞作为实验材料,在外液中加入不同浓度的PTX,分别记录了m IPSC的频率和e IPSC的幅值.结果发现:PTX作用于自发性神经递质释放的半抑制浓度(IC50)显著小于诱发性神经递质释放的,说明自发神经递质释放对于PTX的作用更为敏感.但是皮层细胞和海马细胞之间各项参数的差异较小,说明PTX在各脑区中的作用浓度相似.因此,PTX阻断抑制性神经递质自发释放和诱发释放可能有不同的机制,但并不具有脑区特异性.     

单壁碳纳米管尺寸和手性对α-丙氨酸分子手性转变限域的影响

用量子化学ONIOM(B3LYP/6-31++g*:UFF)方法,考察扶椅型单壁碳纳米管SWCNT(5,5),(6,6),(7,7)、锯齿型SWCNT(9,0),(10,0),(11,0)和螺旋型SWCNT(8,2),(8,3),(8,4),(9,1),(9,2),(9,3)中的α-Ala分子结构和手性转变机制.结果表明:与单体相比,当α-Ala分子限域在直径小的SWCNT中时,其C—C—C键角、C—C—N—C二面角和H—N—H键角增加较大,其他结构参数值略有增减;只存在H先在羧基内转移,手性碳上的H再以羰基11O为桥梁转移的反应通道;当α-Ala分子限域在SWCNT(5,5),(9,0),(8,2),(9,1)中时,羧基内H转移和H从手性碳转移到羰基的能垒较低;α-Ala分子限域在SWCNT中的H转移反应能垒随管径的减小而降低;不同手性的SWCNT对H转移反应能垒影响较小.     

荧光光谱法研究单壁碳纳米管与牛血红蛋白的相互作用

选取了单壁碳纳米管（SWCNTs）及两种分离后的单一手性单壁碳纳米管(6,5)-SWCNTs、(8,3)-SWCNTs分别与牛血红蛋白（BHb）结合，通过荧光光谱法分析SWCNTs与BHb的相互作用。结果表明，SWCNTs对BHb的荧光猝灭为动态猝灭与静态猝灭结合的机制，(6,5)-SWCNTs和(8,3)-SWCNTs对BHb的荧光猝灭属于静态猝灭的机制；298 K下BHb与3种SWCNTs的结合常数大小顺序如下：SWCNTs>(6,5)-SWCNTs>(8,3)-SWCNTs；范德华力、氢键和疏水作用是相互作用中的主要作用力。     

磷掺杂半导体单壁碳纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺磷(P)单壁碳纳米管(SWCNT)的电子结构性质.结果表明,引入掺杂原子可显著改变SWCNT费米能级附近的能带结构,掺杂SWCNT的电子态密度(DOS)向低能端移动,其最高分子占据轨道(HOMO)与最低分子非占据轨道(LUMO)间的能隙减小,掺杂的磷原子比碳原子多出的电子更容易从价带向导带跃迁.     

电纺聚-L-乳酸/β-磷酸三钙复合物纳米纤维膜

利用静电纺丝法制备了生物可吸收聚-L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合物纳米纤维膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段研究了复合物纳米纤维膜的结构和形态,详细探讨电纺工艺条件对制备PLLA/β-TCP复合物纳米纤维的形态影响.通过拉伸力学测试、噻唑蓝比色法(MTT)对复合物纳米纤维膜的力学性能和体外细胞相容性作了进一步研究.结果表明,PLLA/β-TCP复合物纳米纤维的几何结构与电纺条件有关,随着聚合物溶液浓度增加、溶液流速增大,纤维直径有不同程度的增大;复合物纳米纤维膜的拉伸强度和杨氏模量随β-TCP的含量增加而下降;复合物纳米纤维膜对L-929细胞系无细胞毒性,显示良好的细胞相容性.     

表面羟基对Pd/ZnO复合材料光催化性能的影响

利用一锅水热法成功地制备了具有不同钯摩尔分数的Pd/ZnO复合物,采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散能谱(EDX)及X射线光电子能谱(XPS)等手段对产物进行了表征。结果表明,所得产物为部分钯颗粒负载在氧化锌的表面,剩余的钯则掺杂到了氧化锌的晶格中。XPS测试表明不同钯摩尔分数修饰的Pd/ZnO复合物中表面羟基发生变化,结合Pd/ZnO复合物光催化性能认为,在反应体系中加入适量的氯化钯溶液,可增加氧化锌表面羟基的含量,也能促进光生电子-空穴的分离,从而提高了Pd/ZnO复合物光降解效率。     

α-丙氨酸限域在螺旋手性SWCNT(12,6)与水复合环境下的手性转变机理

用量子化学ONIOM(B3LYP/6-311++G(3df,3pd):UFF)//ONIOM(B3LYP/6-31+G(d,p):UFF)方法,研究了α-Ala限域在SWCNT(12,6)与水复合环境的手性转变.分子结构计算表明:反应物S型α-Ala在SWCNT(12,6)和水的复合环境与单体相比,氢转移需要断的O—H键长都略长,氢转移的H与其要转到的目标原子O的距离均短很多.中间体在SWCNT(12,6)和水的复合环境下与单体相比,涉及到氢转移的C—H键略长;涉及到氢转移的H和O的距离都短.反应通道研究发现:α-Ala在SWCNT(12,6)与水复合环境下,手性转变反应有4条路径,每条路径上的氢转移都能以1个或2个水分子为媒介实现.势能面计算发现:各反应路径上的最高能垒均来自氢从手性碳向羰基氧转移的过渡态.最高能垒的最小值在氨基先异构接着羧基氢转移的路径,并以2H2O为氢转移媒介,能垒为100.3kJ·mol-1.比α-Ala在SWCNT(9,9)与水复合环境手性转变过程最高能垒的最低值154.3kJ·mol-1明显降低.结果表明:对于α-Ala的手性转变反应,螺手性SWCNT是比扶椅型SWCNT更好的纳米反应器.     

中枢神经系统来源的HMGB1表达模式和释放特征

目的:阐明生理病理状态下,中枢神经系统(CNS)来源的高迁移率族蛋白1(HMGB1)细胞定位、亚细胞定位和释放特征.方法:使用Western Blot和细胞免疫荧光双标记法检测HMGB1在细胞株(U87, BV2和N2a)和原代星形胶质细胞、神经元的表达模式和释放特征.用PTX和/或ATP处理培养细胞,Western Blot检测浓缩上清中HMGB1蛋白表达,台盼蓝拒染法检测细胞的生存率.结果:HMGB1定位于U87、BV2、N2a,原代星形胶质细胞和神经元的细胞核,位于目的条带25 KDa位置. PTX和/或ATP能诱导U87和BV2主动分泌HMGB1,N2a细胞被动释放HMGB1.结论:生理状态下,星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元细胞核表达HMGB1,属于HMGB1来源,HMGB1具有CNS释放特征.     

新型纳米复合材料作为非病毒基因载体的研究

为了制备理想的非病毒基因载体,合成了甲壳三糖-g-壳聚糖(TCS),并与钙基累托石(REC)插层复合制备纳米复合材料,采用X射线衍射和透射电镜方法对产物进行了表征,考察了其细胞相容性,将REC、TCS和纳米复合材料分别与质粒DNA复合形成复合物,并考察了其体外基因转染效果.结果表明:TCS、REC及纳米复合材料的细胞相容性良好,当N/P比为3时,TCS/DNA复合物粒径大小都在75 nm左右,REC加入后,其粒径不同程度地增大,最大达到191 nm;相对分子质量高的TCS所得DNA复合物较相对分子质量低的TCS所得DNA复合物稳定,而REC的加入降低了TCS/DNA复合物的稳定性;TCS/REC-DNA复合物能介入肝癌细胞中并表达荧光.说明该纳米复合材料可作为潜在的非病毒基因载体.