基于金属有机骨架蛋白质笼的构建及其生物学应用

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金属有机骨架材料(MOFs)是一类多孔有机/无机杂化材料,具有比表面积大、便于化学修饰、孔道结构可调等众多优异的理化性质,可作为药物的理想载体。目前MOFs已实现了对核酸、蛋白质等生物大分子的负载与递送,但仍存在载体尺寸较大、体内稳定性差、易产生生物毒性等问题。本文在超声合成法的基础上,以生物大分子作为结构单元,将蛋白质封装在MOFs中,制备了尺寸约为10nm的BSA@ZIF-8纳米笼结构。并通过化学调控,进一步探究影响BSA@ZIF-8纳米笼尺寸的因素,在优化条件下制备了同等尺度的超氧化物歧化酶(SOD)@ZIF-8纳米笼,上述研究结果初步证实本文提出的MOFs纳米笼包裹法针对不同结构的蛋白质具有一定普适性。所制备的两种蛋白表面包裹MOFs的纳米笼结构(BSA@ZIF-8,SOD@ZIF-8)分别通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)及原子力显微镜(AFM)进行了表征和分析,证明蛋白质被成功封装在了ZIF-8中,形成了稳定的核壳结构。本文进一步对所合成的SOD@ZIF-8纳米颗粒进行了稳定性、细胞毒性及抗炎症效果的检测。实验结果表明,SOD@ZIF-8纳米颗粒在高温和高浓度重金属离子环境中仍具有良好地活性和稳定性;细胞毒性测试证实SOD@ZIF-8纳米笼在浓度低于50μg/m L时细胞毒性较低,生物相容性优异;在抗炎症测试中,SOD@ZIF-8对促炎因子的表达有明显的抑制作用,对抗炎因子的表达有明显的促进作用,抗炎症效果明显优于SOD。
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