聚合物膜固定化α-葡萄糖苷酶的制备及酶抑制剂筛选
酶是由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂，高效率地催化各种生物化学反应，在消化、吸收、呼吸、运动和生殖等生命活动中起着重要作用。α-葡萄糖苷酶是与2型糖尿病密切相关的酶，人体小肠内的α-葡萄糖苷酶能将食物中的多糖水解生成葡萄糖，使餐后血糖升高，对于糖尿病患者来说，难以控制餐后血糖峰值在安全的范围内，而α-葡萄糖苷酶抑制剂可以有效抑制酶活性，延缓葡萄糖吸收，达到控制血糖的目的。植物药来源的天然产物结构多样、种类丰富，是新药先导化合物发现的重要来源。固定化酶筛选技术可以通过物理或化学方法将自由酶固定在相应的载体上，结合分析检测技术，筛选出与酶相互作用的活性小分子。固定化酶过程中，载体材料的结构和性能对酶活性和后续应用至关重要。聚合物膜材料由于其结构的可调性、较高的机械强度，以及可简便快速地从反应混合物中分离，成为理想的固定化载体材料。因此，本论文选择2型糖尿病的治疗靶标α-葡萄糖苷酶为研究对象，选取有机聚合物膜材料作为载体，采用不同的固定化方法将α-葡萄糖苷酶固定，进一步结合毛细管电泳技术对制备的固定化酶进行酶促反应动力学、抑制动力学的研究和性能评价，最终将其应用于中药酶抑制剂的筛选。主要研究结果和结论如下： （1）单宁酸（TA）和3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）共沉积改性聚合物膜固定化 α-葡萄糖苷酶及抑制剂筛选。以商售的聚偏二氟乙烯膜（PVDF 膜）为固定化酶载体，基于贻贝启发的儿茶酚化学，通过TA/APTES之间的共聚反应和APTES的水解反应，在其表面组装形成分层胶体纳米颗粒，共沉积改性PVDF膜，然后通过共价结合固定 α-葡萄糖苷酶。利用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR-ATR）、X射线衍射（XPS）对合成的TA/APTES@PVDF材料进行表面形貌、官能团以及元素组成的表征。对酶固定化过程中的条件进行了优化，对固定化酶的性能、酶促反应动力学行为进行了考察。结果显示，与自由酶相比，固定化酶对温度和 pH 的耐受性增强，重复使用性良好，循环使用 10 次后仍旧保持了初始活性的77.87%。同时，固定化后的 α-葡萄糖苷酶可以即时从反应混合液中分离出来，极大地方便了后续的应用。结合毛细管电泳技术，amp;nbsp;α-Glu@TA/APTES@PVDF 应用于 13 种中药 α-葡萄糖苷酶潜在抑制剂的筛选，结果表明，地榆、余甘子、大黄、诃子、桑白皮和桑枝均表现出了良好的酶抑制活性。 （2）金属有机骨架膜固定化α-葡萄糖苷酶的制备及酶抑制剂筛选。以聚偏二氟乙烯膜（PVDF膜）为载体，采用具有自聚粘附特性的多巴胺在膜表面沉积，形成聚多巴胺涂层，聚多巴胺先通过表面丰富的羟基与 Zn2+螯合，而后 Zn2+和有机配体2-甲基咪唑通过配位作用在膜表面形成三维多孔框架结构ZIF-8，同时原位固定α-葡萄糖苷酶。通过SEM、FTIR-ATR、XRD和XPS对其进行了表征。与自由酶相比，固定化酶表现出更高的pH耐受性和热稳定性，良好的重复使用性，循环使用 10 次后仍旧保持了初始活性的 79.32%。结合毛细管电泳技术，α-Glu@ZIF-8@PDA@PVDF成功用于13种中药潜在酶抑制剂的筛选，实验结果表明，地榆、鸡血藤、诃子和芦荟均表现出了良好的α-葡萄糖苷酶抑制活性。 本研究以高分子聚合物膜为载体，通过不同的固定化方法将其应用于α-葡萄糖苷酶的固定，相比于自由酶，制备的固定化酶显示出更好的热稳定性、pH 耐受性和可重复使用性。结合毛细管电泳技术，将固定化α-葡萄糖苷酶用于中药酶抑制剂的筛选，多种中药表现出良好的酶抑制活性，本研究丰富了膜材料作为固定化酶载体的多样性，也为从中药等复杂体系中找寻具有明确靶点的活性成分开辟了新途径。
中药筛选;酶抑制剂;α-葡萄糖苷酶;有机聚合物膜;固定化技术
兰州大学
硕士
药学
陈娟
2023
中文
R285.5
2023-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）