可见光接枝聚合制备中空壳层包覆单个酵母细胞研究
单细胞包覆作为人造细胞外壳技术的一种，能够增加细胞的稳定性并提高其对外界环境的耐受性，在细胞储存、细胞治疗、药物递送、细胞传感器、生物催化等领域有着广泛的应用。目前的单细胞修饰技术所引入壳层多与细胞表面直接接触，容易对细胞产生额外的物理/化学压迫干扰。针对此问题，本论文基于仿生矿化法和可见光交联接枝聚合技术，开发了一种制备聚合物中空壳层包覆酵母细胞的方法。论文主要研究内容和成果如下: 1.通过仿生矿化法在酵母细胞表面制备了无机矿化层。首先以聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）和聚丙烯酸（PAA）为聚电解质在酵母细胞表面进行层层自组装改性，在此基础上探究了在酵母细胞表面引入碳酸钙和磷酸钙无机沉积层的特点和规律。在酵母细胞表面成功制备了包覆完整的磷酸钙沉积层，其在pH=7.4时表面电位为-19.54mV，为下一步吸附聚乙烯亚胺(PEI)作为光引发反应氢供体提供了基础。 2.基于可见光接枝聚合开发了一种中空壳层包覆单个酵母细胞的新方法。首先通过静电吸附将PEI引入磷酸钙壳层包裹的酵母细胞表面。进而在水溶液中基于硫杂蒽酮儿茶酚-O，O-二乙酸(TX-Ct)/PEI引发体系，通过可见光照射引发了聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)在磷酸钙壳层包裹的酵母细胞表面的接枝交联聚合，用乙二胺四乙酸(EDTA)去除磷酸钙后制备出了中空壳层包覆的单个酵母细胞。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、Zeta电位等方法分析，证明了接枝聚合反应的成功进行和中空聚合物壳层的存在。流式细胞仪表征结果表明各个阶段的修饰后的酵母细胞依旧能够保持较高的活性（均能保持在99％以上），说明可见光接枝技术非常适用于活细胞的修饰。酵母细胞增殖曲线结果表明被中空聚合物壳层包覆的酵母细胞在约20-24h时间内几乎处于生长停滞的状态，说明聚合物包覆层的引入可以有效控制酵母细胞增殖。 3.基于上述研究基础，在单个酵母细胞表面引入了具有pH敏感性的交联聚丙烯酸钠(PAAS)中空包覆层。探究了不同交联剂及其用量对丙烯酸钠接枝聚合的影响，得到了最佳接枝反应条件。通过SEM、FTIR、CLSM、XPS和Zeta电位等表征，证明了在酵母细胞表面成功的引入了中空PAAS交联层。通过流式细胞仪表征发现各修饰阶段细胞活性均能保持在99％以上，表明可见光引发的丙烯酸接枝聚合过程不会显著改变细胞活性。通过增殖曲线研究发现，形成的PAAS包覆层对酵母细胞的增殖有明显抑制作用。
酵母细胞;中空包覆层;仿生矿化;可见光交联接枝聚合
北京化工大学
硕士
材料工程
赵长稳;安孟稼
2020
中文
Q813
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）