大分子自组装形成一系列具有独特结构和形状的组装体,在纳米科学和技术领域具有巨大的应用前景。生物大分子的自组装过程与它们发挥生物活性功能密切相关。多糖是一种生物大分子,具有良好的生物相容性、自组装能力以及多种生物活性,包括抗肿瘤、抗炎症和免疫调节等功能。尤其,β-葡聚糖能够被特异性识别并内吞进入鼠和人源细胞,在构建靶向传递载体方面具有显著的优越性。香菇多糖(LNT)是一种带β-(1→>6)支链的p-(1→3)-D-葡聚糖,在水溶液中以三螺旋构象存在(t-LNT),而在二甲亚砜(DMSO)和NaOH溶液中解螺旋为单无规线团链(s-LNT)。研究发现,解螺旋后的s-LNT具有很强的自组装能力,在一定条件下可重构形成三螺旋结构(r-LNT)。而且,初步研究表明,分子量较低的t-LNT也能发生自组装,形成规整排列的聚集体。本论文旨在进一步系统研究t-LNT和s-LNT在水溶液中的自组装行为,及其与客体分子荧光探针和反义寡聚脱氧核苷酸的相互作用,探究其在生物医用领域的应用。本论文的主要创新点包括以下几个方面。(1)利用电子显微技术及分子动力学模拟等揭示三螺旋香菇多糖在水溶液中倾向于沿链长方向和侧向连接自组装形成树枝状纳米纤维,并随浓度增加进一步自组装形成网状聚集体;并揭示它可用于聚集发光荧光探针分子的载体,提高其生物相容性。(2)研究了香菇多糖单链s-LNT与均聚腺嘌呤脱氧核苷酸poly(dA)的相互作用,揭示硫代磷酸酯化及分子量较高的s-LNT有利于提高二者的相互作用,形成更加稳定的复合物,并成功构建传递反义寡聚脱氧核苷酸TNF-α的基因传递体系。本论文的主要研究内容和结论概括如下。研究了中试规模制备的香菇多糖LNT的化学结构及其在水中的自组装行为。红外光谱和核磁共振结果表明,LNT的化学结构为β-(1→3)-D-葡聚糖,主链上每5个葡萄糖残基连接2个β-(1→6)键接的葡萄糖残基。LNT在H20和DMSO中的粘均分子量分别为68.1×104和21.6×104,符合三螺旋多糖的分子量变化依赖关系。t-LNT的AFM形貌进一步证明它在水中呈伸展的三螺旋刚性链构象。通过动态光散射、尺寸排除色谱-光散射联用和荧光光谱等研究发现,t-LNT在水中发生聚集,临界聚集浓度为0.26 mg/mL。AFM、TEM和分子动力学(MD)模拟显示,t-LNT链在水中倾向于沿链长方向连接形成更长的链结构,同时伴随侧向连接形成树枝状纳米纤维聚集体。随浓度继续增加,t-LNT纤维状聚集体的分枝相互缠结交织形成网孔结构,并进一步层层堆积组装成具有网孔的片层结构。基于t-LNT的自组装聚集行为,将其用作疏水性TPE探针分子的载体,提高其生物相容性。结果表明,TPE被诱捕进入t-LNT自组装形成的网孔结构中,形成聚集体发射蓝色荧光;t-LNT/TPE具有良好的光学稳定性,并显著降低TPE的细胞毒性,提高其生物相容性。因此,t-LNT可用作TPE及其类似物或其他疏水分子的载体,在生物成像领域具有应用前景。利用圆二色谱、琼脂糖凝胶电泳和zeta电位测试等证明香菇多糖单链(s-LNT)不仅可与均聚腺嘌呤脱氧核苷酸poly(dA)相互作用,而且与碱基骨架全硫代磷酸酯化的poly(dA)(poly(dA)*)发生更强的相互作用,导致poly(dA)和poly(dA)*发生构象转变,形成稳定的复合物。目标基因的硫代磷酸酯化也有利于增强它与s-LNT的相互作用。s-LNT的分子量越大,它与DNA的相互作用也越强,形成复合物的负电位越低,越有利于复合物被细胞摄取。细胞转染试验结果表明,在含有10%血清的培养基中,s-LNT将AO(TNF-α)*-poly(dA)(DNA2)成功转染进入RAW264.7细胞,转染效率具有分子量依赖性,分子量较低的s-LNT1几乎不能成功转染目标基因,粘均分子量为23×104的s-LNT2转染效率最高,达到 58.2%。细胞试验证明,s-LNT2/AO(TNF-αα)*-SS-poly(dA)(s-LNT2/DNA4)和s-LNT3/DNA4转染细胞后,有效抑制LPS刺激产生的细胞因子TNF-α。多糖具有安全、生物相容性好等特点。综上,s-LNT可作为反义寡聚核苷酸的传递载体,安全、高效,为RNAi技术的应用提供新的思路和策略,在生物医药领域具有潜在应用前景。