多聚糖納米微粒吸附、殺菌和抗腫瘤活性及其機理研究.pdf

1、多聚糖是一類數量巨大的的海洋資源。由于其良好的生物相容性、可降解性、無毒以及獨特的理化性質和生理活性，本世紀60年代在世界范圍內掀起了研究熱潮，在醫(yī)藥、生物、化工、輕工和農業(yè)等各方面都展示了巨大的應用潛力。其相關的理論研究和應用探索將會對糖生物學、糖工程以及海洋藥物的發(fā)展和產業(yè)化產生深刻的影響。隨著納米技術的興起，多聚糖納米微粒在飼料添加劑、藥物控釋、靶向制劑與基因轉導等醫(yī)藥方面的研究將會為海洋糖工程創(chuàng)新藥物的開發(fā)提供新的思路。

2、 本文首先從糖生物學、糖工程以及海洋藥物學發(fā)展的角度闡述了多聚糖這一研究領域的重要意義。然后對多聚糖化學、化學改性及其納米微粒的生物活性方面進行了一些研究。本文從構建多聚糖納米微粒(CNP、CNP-Cu)著手，研究了其吸附、殺菌與抗腫瘤等生物學功能。主要內容如下： 1.CNP、CNP-Cu的表征。通過透視電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、粒徑電位分析(Zetasizer)、紅外光譜(FTIR)、X射線衍

3、射(XRD)等對CNP、CNP-Cu進行了詳細的表征。形態(tài)觀察發(fā)現：CNP、CNP-Cu在不同物理狀態(tài)下呈現不同的表面形態(tài)與粒子排列形式。粒徑電位分析顯示：CNP、CNP-Cu具有平均粒徑小(CNP：30～100nm，CNP-Cu：200～260nm)、粒徑分布均勻和表面電荷高(30～110mV)的特征。FTIR與XRD研究表明：CNP-Cu在CNP結構基礎上螯合了二價銅離子基團，二者均形成了聚合體交聯的密集網狀結構。 2.CN

4、P的吸附活性。通過擬合吸附動力學曲線與吸附等溫線研究了CNP對鉛離子的吸附性能。并探討了反應時間、溶液pH值、鉛離子初始濃度對吸附性能的影響與吸附機理。結果表明：CNP能夠有效吸附鉛離子，具有Langmuir吸附特征；當溶液pH值為5～6時，吸附效果最好，最高吸附量達398mg/g。CNP主要通過離子交換吸附與表面絡合吸附方式吸附鉛離子。CNP由于其優(yōu)異的吸附性能，在作為重金屬螯合劑應用于水質凈化方面具有廣闊的前景。 3.CNP

5、、CNP-Cu的殺菌活性。通過活菌計數法和光密度法考察了CNP、CNP-Cu對E.coli、S.choleraesuis，S.typhimurium，和S.aureus等病原菌的殺菌活性與對Lactobacillus，Bifidobacteria等有益菌的影響。結果表明CNP、CNP-Cu均能夠有效抑制大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等有害菌的生長，最小殺菌濃度達到1/32μg/ml，與多聚糖相比，其抗菌活性均有顯著的提高。原子力顯微

6、鏡觀察結果揭示了CNP、CNP-Cu的殺菌機理：納米粒子通過靜電作用吸附到細菌細胞壁表面，破壞細菌細胞壁結構，進而增強細菌細胞膜通透性；納米粒子使細菌細胞膜破裂，穿透細菌細胞膜，進入細菌體內，破壞細菌體內代謝酶并使細菌內容物外漏，進而殺死細菌。CNP、CNP-Cu對乳酸菌與雙岐桿菌等有益菌的生長沒有抑制作用，表明了CNP、CNP-Cu的選擇性殺菌作用。CNP、CNP-Cu具有較高的抗菌活性與良好的生物相容性，將作為新型抗菌材料、抗生素替

7、代品廣泛應用于飼料添加劑與醫(yī)藥領域。 4.CNP、CNP-Cu的抗腫瘤活性。本文率先根據癌細胞和正常細胞生物膜結構與功能的差異，構建靶向作用癌細胞膜的CNP、CNP-Cu，通過體外細胞培養(yǎng)與動物試驗研究其抗腫瘤活性及作用機理，并評定其生物相容性與安全性，從而為臨床試驗提供理論依據。試驗結果表明：CNP、CNP-Cu能夠有效殺滅體外培養(yǎng)胃癌、肝癌、結腸癌等多種癌細胞，半數抑制濃度最低可達5.3μg/mL。電鏡觀察顯示CNP、CNP

8、-Cu靶向性作用癌細胞膜，破壞癌細胞膜與亞細胞結構，使癌細胞呈現典型的壞死細胞形態(tài)。DNA凝膠電泳發(fā)現壞死相關DNA降解片段的形成。流式細胞儀檢測表明CNP、CNP-Cu能夠顯著降低癌細胞線粒體膜電位，誘導細胞凋亡。表面電荷分析顯示CNP、CNP-Cu能夠中和癌細胞表面負電荷。病理切片光鏡、電鏡觀察表明，CNP給藥后，均能夠使胃癌、肝癌移植瘤模型裸鼠體內腫瘤組織發(fā)生壞死性病理變化，而對裸鼠的生長無不良影響，并能改善肝組織形態(tài)。此外，CN