蛋白质亲和试剂,如抗体、类抗体支架蛋白等,已经被广泛应用于生物医学基础研究以及临床诊断和治疗等方面。然而,这类亲和试剂的研发和生产成本较高,还存在化学修饰困难、批间差异较大、不易保存等问题。因此有越来越多的人工合成的亲和试剂被发展出来,包括分子印迹聚合物、线性聚合物、树枝状聚合物以及聚合物纳米颗粒等,它们对肽、蛋白质、多糖等目标物表现出高亲和力。自组装技术在功能材料的制备方面表现出诸多优势,如设计灵活、反应条件温和、操作简便等。基于此,我们利用环糊精空腔与金刚烷之间的主客体相互作用,将不同的基团结合到β-环糊精聚合物(β-CDP)上,通过自组装构建纳米颗粒文库,然后从中筛选出对目标物有亲和力的颗粒。这种构建人工亲和试剂的方法具有设计灵活、操作简便、成本低廉的优势。以多肽、酶、脂多糖为例开展了相关研究,具体包括以下三个部分:一、用于中和蜂毒肽溶血毒性的自组装纳米颗粒的筛选首先基于β-CDP与金刚烷衍生物(Ad-D)的主客体识别构建了一个自组装纳米颗粒(SNP)的文库。该文库由5种带有不同基团的Ad-D和β-CDP构成,通过调节Ad-D的种类和比例得到了82种SNP,它们具有不同的亲疏水性和荷电性质,从而为目标物的结合提供不同的位点。通过考察纳米颗粒存在下蜂毒肽溶血毒性的变化,从文库中筛选出了8种能够中和蜂毒肽溶血毒性的SNP,同时发现这些SNP不仅对蜂毒肽均有较强的结合力,而且能中和蜂毒肽对培养的细胞的毒性。另外,还以金黄色葡萄球菌分泌的酚可溶性多肽PSMα3为靶标,用同样的方法筛选出了能够中和PSMα3溶血毒性的SNP。如果进一步增加功能单体Ad-D的多样性,有望构建一种通用型人工亲和试剂的筛选平台。二、用于增强辣根过氧化物酶催化活性的自组装纳米颗粒的筛选在上一个研究工作中,分别得到了能与蜂毒肽和PSMα3结合的SNP。但是这两种靶标是结构和性质相似的多肽,因此有必要进一步考察文库中SNP对其他生物分子的影响。辣根过氧化物酶(HRP)是基础研究和临床检验中常用的一种酶,纳米材料可能会影响其催化活性。鉴于此,以HRP为靶标继续进行筛选,从上一个研究工作中所构建的文库中筛选得到了4种SNP,不仅能有效增强HRP的催化活性,而且可以延长HRP的使用寿命。三、用于结合脂多糖的自组装纳米颗粒的筛选在以上的研究工作中,构建的聚合物文库中包含82种SNP,筛选过程仍然显得耗时费力。由于SNP通过静电、亲疏水等弱相互作用与靶标分子结合,可以通过有针对性地选择功能单体来设计靶标的亲和试剂。为此选择了脂多糖(LPS)作为靶标来进行考察。由于LPS是一个带负电、疏水的生物大分子,所以在构建SNP文库的时候选择了4种Ad-D(1种带正电,3种带疏水基团),通过调节Ad-D的种类和比例构建了一个含50种SNP的文库。从该文库中得到了1种能与LPS结合的SNP,并且能将LPS与其他蛋白区分开来。值得注意的是,该SNP只包括2种带疏水基团的Ad-D,并不是所有的功能单体都对SNP与LPS的结合有贡献,这是可能是因为亲和力不仅仅是一个结合位点作用的结果而是分子表面非共价相互作用的总和。