酶促超分子水凝胶的合成及应用

本项目拟拓宽酶诱导超分子水凝胶的制备途径，同时利用正常细胞与非正常细胞之间酶活性的不同，选择性地在非正常细胞内形成水凝胶，从而达到抑制非正常细胞存活的目的。拟从以下三方面开展工作：（一）采用单一水解酶诱导超分子水凝胶的合成：选用对底物特异性要求高的酶提高在特定细胞内成胶的选择性，并采用细胞核内酶来诱导超分子水凝胶在细胞核内形成，从而减少化合物用量，降低毒性；（二）通过多种酶协同作用控制超分子水凝胶的力学性质和物理状态，采用此法能控制水凝胶的形成与否、强度、粘度等方面的性质；（三）采用转肽酶诱导超分子水凝胶的合成，目的是开发除水解酶之外的可用于超分子水凝胶制备的新品种酶，同时拟采用细菌膜上的酶合成超分子水凝胶，达到抑制细菌存活的目的。在新材料表征方面，采用电镜、流变仪、圆二色谱、荧光分光光度计等分别对纳米结构、力学性质、分子构型、分子作用模式等方面进行表征。

项目的主要研究目标是适用单一酶或者多种酶协同作用调控小分子水凝胶的形成或者解离。在项目的资助下，课题组在下列研究工作中取得了成果：.1) 使用碱性磷酸酶成功制备了一系列小分子水凝胶。该系列短肽凝胶因子具有极强的成胶性能，最低能在万分之一的条件下成胶。课题组同时考察了短肽分子结构与其成胶性能的关系，成果发表于soft matter和nanotechnology；.2）使用碱性磷酸酶实现了第一个基于叶酸衍生物的小分子水凝胶，该体系由叶酸、紫杉醇和多肽三部分组成。所得到的水凝胶能缓释紫杉醇药物，是一种无需载体的新型药物传输体系。成果发表于Chem. Commun.；.3）使用双酶调控小分子水凝胶的形成或解离，课题组使用碱性磷酸酶实现水凝胶的形成，然后使用酪氨酸酶或者酯酶实现水凝胶的解离，可用于药物控释。成果发表于soft matter和Chin. J. Chem.;.4）实现谷胱甘肽催化的小分子水凝胶的制备，该体系与酶催化一样具有生物相容性高的特点，可适用于细胞和各类活性分子的均匀包裹。成果发表于Chem. Commun.；.5）将小分子水凝胶应用于防止蛋白降解、药物控释等领域。成果发表于Chem. Commun,并被邀请撰写了soft matter highlight文章；.6）使用碱性磷酸酶实现了多肽纳米球的制备，该新型制备途径能调控所得到纳米球的尺寸。得到的纳米球能作为疏水化合物的载体，帮助其进入细胞。成果发表于nanotechnology。.总体来说，项目取得了一系列的阶段性进展，缺陷在于未能实现细胞内调控小分子自组装。课题组将继续努力推动这一方向的研究。