组装两亲性嵌段聚合物构建人工GPx

论文摘要

谷胱甘肽过氧化物酶（EC.1.11.1.9）是一种对人体非常重要的含硒酶,它在防御氧化性相关疾病、新陈代谢中的氧化还原反应、细胞的生长和凋亡等生命活动中起着重要的作用。人们对已知的GPx酶进行了细致的研究,并在此基础上了设计了许多GPx酶模型来解决天然GPx稳定性差、来源有限、使用成本高等缺点。虽然以前通过化学方法和生物方法制备的GPx酶模型都展现出高的催化活性,但是这些酶模型仍然具有一某些缺点,一方面这些酶模型具有合成方法复杂、成本高、产率低等缺点。另一方面,这些酶模型中各种催化基元的比例都是固定值,通过改变各种基元的比例对GPx酶模型进行优化是非常困难的。因此,要利用一种简单高效的方法制备人工GPx酶模型仍然是个挑战性课题。纳米科学和超分子科学的快速发展为人工酶的设计开辟了更为广阔的研究空间。在了解GPx结构的基础上,我们结合ATRP、Click化学、共混方法、纳米科学和超分子科学的优势,系统地进行了利用聚合物组装与自组装模拟GPx的研究工作,并获得了以下研究成果：Ⅰ组装嵌段聚合物构建GPx酶模型利用识别与催化协同仿酶的思想,发展了一种更加简单高效的制备GPx酶模型的方法。首先通过ATRP和Click化学制备了一系列修饰有识别位点和催化中心的聚苯乙烯-b-聚丙烯酸三缩乙二醇单甲醚酯嵌段聚合物。并以这些功能化聚合物为基元,用共混组装方法简单高效的制备了GPx酶模型。实验证明可以通过改变三种功能化聚合物共混的比例来制备活力最佳的GPx酶模型。Ⅱ组装嵌段聚合物构建温度响应的GPx酶模型设计制备了活力能够通过温度进行调控的智能GPx酶模型。首先利用ATRP和Click化学制备了一系列修饰有识别位点和催化中心的功能化聚氮异丙基丙烯酰胺-b-聚丙烯酰胺嵌段聚合物。利用共混方法构建了具有最佳催化活力的温度响应GPx模拟酶。该酶模型的GPx活力展现出了很好的温度响应特性。Ⅲ主客体超分子组装构建温度响应的嵌段聚合物GPx酶模型发展了主客体超分子组装方法与共混方法相结合制备高催化活力的GPx酶模型的新方法。我们首先制备了端基是环糊精的主体聚合物和修饰有催化基元的金刚烷客体小分子。通过主客体超分子作用,将温敏聚合物与催化基元非共建偶联,制备了修饰有GPx催化基元的功能化聚合物。通过共混方法构建了新型高效的温度响应GPx酶模型。期望这种利用超分子方法构建共混GPx酶模型的方法能为其他抗氧化酶的设计提供新的思路。

论文目录

• 提要
• 英文缩写词表
• 第一章 前言
• 1.1 人工谷胱甘肽过氧化物酶
• 1.1.1 人工酶概述
• 1.1.2 谷胱甘肽过氧化物酶
• 1.1.3 谷胱甘肽过氧化物酶的模拟
• 1.2 聚合物骨架的人工酶
• 1.2.1 聚合物骨架的人工酶的概述
• 1.2.2 聚合物骨架的人工酶的种类
• 1.3 原子转移自由基聚合（ATRP）
• 1.3.1 ATRP的概述
• 1.3.2 ATRP的组成
• 1.3.3 ATRP的应用
• 1.4 点击化学（Click化学）
• 1.5 共混聚合物
• 1.5.1 共混聚合物的概述
• 1.5.2 共混聚合物的分类
• 1.5.3 共混聚合物的应用
• 1.6 立论依据
• 参考文献
• 第二章 组装嵌段聚合物构建GPx酶模型
• 2.1 序言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 化合物的合成
• 2.2.4 酶模型的性质表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酶模型的制备
• 2.3.2 通过共混方法对酶模型进行优化
• 2.3.3 最佳GPx酶模型的催化行为的表征
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 组装嵌段聚合物构建温度响应的GPx酶模型
• 3.1 序言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 化合物的合成
• 3.2.4 酶模型的性质表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 温度响应GPx酶模型的制备
• 3.3.2 共混方法构建温度响应GPx酶模型
• 3.3.3 最佳温度响应GPx酶模型的催化行为
• 3.3.4 温度对最佳GPx酶模型的活力调控
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 主客体超分子组装构建温度响应的嵌段聚合物GPx酶模型
• 4.1 序言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 化合物的合成
• 4.2.4 酶模型的性质表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 基于超分子作用构建共混的GPx酶模型
• 4.3.2 共混方法构建最佳GPx酶模型
• 4.3.3 最佳GPx酶模型的催化行为
• 4.3.4 温度对最佳GPx酶模型的活力调控
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 作者简介
• 博士期间发表的论文
• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT