基于酶促合成-RAFT聚合制备的新型温敏性糖基聚合物胶束的构建与生物识别

Great emphasis has been placed on the well-defined glycopolymers for the exploration and mimic of cell surface-saccharide interactions in recent years, which are critical components of diverse biological processes . This study aims at developing a facile and effective strategy for the designing of well-defined thermoresponsive glycopolymer micelles based on enzymatic synthesis and RAFT polymerization. The shape, size, appropriate sugar spacing and density of thermoresponsive glycopolymer micelles are expected to be well controlled by changing temperature and the chemical structure of glycopolymers, including the refined structure of the glycosyl monomer (different hydroxy position in sacchride molecular, connection arm structure and various kinds of sacchrides et. al), in order to investigate the effect of the structure on the behavior of self-assembling in aqueous phase. Based on these researches, the influence of the chemical structure and composition of micelles on the targeted special recognition interaction between glycosylated surface and protein multivalence binding force will be evaluated. The relationship between structures and targeting effect of synthesized well-defined thermoresponsive glycopolymer micelles on hepatic cells are studied in details by in vitro cell biological assays. This project could be applied to simulate the biological behavior of mass transfer between inner and outsider of cells, with potential application in building a "conversation" bridge between artificial intelligent materials and the real cells.

发展结构精确的含糖聚合物胶束来模拟细胞表面糖基的生物功能是近年来交叉学科研究的热点。本项目拟采用酶促可控选择性合成有效结合RAFT聚合的手段，旨在建立一种有效的制备化学结构可控的温敏双亲水性含糖嵌段共聚物胶束的方法。通过改变外界温度和含糖嵌段共聚物化学结构，包括糖基单体精细结构（不同羟基位置的选择，侧链连接臂，糖基种类等）和温敏单体结构，实现温敏性含糖共聚物胶束形状、尺寸、糖基距离和密度等的有效调控，以此研究不同化学结构对聚合物自组装胶束化行为的影响。在构筑这些新型功能化的"智能"含糖聚合物胶束的基础上，通过特定蛋白识别实验系统研究胶束不同结构及组成对其表面糖基-蛋白多价键合特异性识别的影响规律；借助体外细胞实验阐明这种"智能"糖基胶束与肝细胞靶向识别之间的构效关系。该项目研究有望模拟细胞内外物质交换的生物行为，为深入研究人工智能材料与细胞乃至生物体的"对话"提供理论依据。

发展结构精确的含糖聚合物胶束来模拟细胞表面糖基的生物功能是近年来新兴的交叉学科研究的热点。本项目采用酶促可控选择性合成-RAFT聚合有效结合的方法，建立了一种有效的制备化学结构可控的温敏双亲水含糖嵌段共聚物纳米胶束的方法。通过含糖嵌段共聚物化学结构和外界温度的改变实现温敏性含糖纳米胶束形状、尺寸、糖基距离和密度等的有效调控,从而深入研究不同化学结构、浓度等对聚合物自组装胶束化行为的影响。通过光散射、透射电镜，紫外可见分光光度计等手段，详细研究双亲水糖基聚合物的胶束行为。研究发现该胶束体系的CMC值随着温度的升高而减低，体系在LCST值以下温度，在水溶液体系呈现疏松的单分子或少量聚集，随着温度的升高，达到CMC值后，胶束开始聚集，粒径增大。.在构筑这些新型功能化的“智能”含糖嵌段共聚物纳米胶束的基础上，选用ConA、RCA120和PNA凝集素特异性识别实验详细研究胶束本身不同化学结构及组成对胶束表面糖基-蛋白多价键合特异性识别的影响规律；研究表明葡萄糖基的聚合物对于ConA具有良好的特异性识别，而半乳糖基的聚合物对于RCA120和PNA具有特异性识别，RCA120的识别能力要高于同浓度的PNA凝集素。当温度高于相应体系的LCST时，含糖共聚物胶束进行聚集，粒径陡然增加。光散射实验证明，胶束体系的CMC值随着温度的升高而降低。借助体外细胞实验阐明这种“智能”糖基胶束与肝细胞靶向识别之间的构效关系。项目选用ConA、RCA120、PNA和BSA等作为模型蛋白进行蛋白的特异性识别后得到相应的聚合物@Lectin复合物，讲复合物进行细胞实验结果表明：识别不同凝集素的复合物对细胞具有不同的细胞毒性，葡萄糖基聚合物@ConA复合物和半乳糖基聚合物@RCA120复合物对于普通细胞具有良好的生物相容性，而对肝癌细胞具有杀伤作用，其他的糖基聚合物@Lectin普通细胞具有较好的细胞相容性，但对于肝癌细胞不具有杀伤功能。该项目研究有望模拟原始初级的含有多糖-蛋白质复合物的天然细胞，为深入研究人工智能材料与细胞乃至生物体的“对话”提供理论依据。