生物高分子微球簡介
時間:2005-06-13
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生物 分子 微球 簡介 來源：互聯(lián)網(wǎng)
高分子微球以其分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性吸引了越來越多的科學(xué)工作者的興趣，進(jìn)而更加快了其開發(fā)應(yīng)用的步伐。美國等西方發(fā)達(dá)國家在這一研究領(lǐng)域起步較早，技術(shù)力量已相當(dāng)強(qiáng)。日本在這一研究領(lǐng)域中投入大量人力和財力，獲得了眾多的成果與專利。近年來我國也有不少的科研人員開始從事該領(lǐng)域的研究，并取得了一定的成果，但總的來說與國外相比仍有差距。
高分子微球可以通過選擇聚合單體和聚合方式從分子水平上來設(shè)計合成和制備，并且可以比較方便地控制其尺寸的大小和均一性，使之具有所需要的特定性能與功能。這種微觀結(jié)構(gòu)和性能的可設(shè)計性，使得高分子微球在對材料特性要求較高的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α１疚臄M對近幾年來報道的幾種核-殼復(fù)合型高分子微球制備方法以及高分子微球在生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)診治方面的應(yīng)用加以綜述。
微球在生物技術(shù)中的應(yīng)用
1 細(xì)胞功能測定
利用某些細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞)對具有某種特定結(jié)構(gòu)的異物的吞噬作用來測定細(xì)胞的功能。Wagner等發(fā)現(xiàn)顆粒狀白血球細(xì)胞對聚苯乙烯(PS)微球和表面用血清蛋白覆蓋的PS微球具有不同的吞噬能力，其中PS微球較容易被吞噬，從而可通過比較細(xì)胞對微球異物的吞噬能力來判斷該細(xì)胞功能正常與否。具體方法是在微球上導(dǎo)入發(fā)色團(tuán)，通過測定其發(fā)光度的變化加以判斷。張文軍等用有封閉活性的抗鈣粘蛋白(N-cadherin)單抗包被的PS微球與表達(dá)鈣粘蛋白的人胚肺細(xì)胞接觸后，誘導(dǎo)細(xì)胞膜上的鈣粘蛋白聚集在微球周圍。通過分子免疫熒光定位分析，揭示細(xì)胞內(nèi)粘著斑分子間相互作用的鏈條關(guān)系及相關(guān)的信號通路。這是一種將細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)定位與功能研究有機(jī)結(jié)合的新技術(shù)。
2 生物大分子的純化分離
利用高分子微球?qū)ι锎蠓肿拥奈?解吸來達(dá)到純化分離的目的。PNIPAAm微球在其LCST上下流體動力學(xué)尺寸和親水/疏水性發(fā)生變化，這種熱敏特性已被用來純化分離一些生物大分子，如肌紅蛋白(MG)、a-乳清蛋白(LA)、溶菌酶(LZ)和核糖核酸酶A(RNase)等。將含熱敏性PNIPAAm的微球在溫度低于LCST條件下加入到待分離的生物大分子(如蛋白質(zhì))混合液中,此時微球因水合作用而膨脹，然后升溫至LCST以上，微球又因脫水而收縮，于是大量的生物大分子就吸附到微球上。將微球分離出來后，再在LCST 以下將吸附在微球上的生物大分子解吸下來。如此反復(fù)操作，即可達(dá)到分離純化生物大分子的目的。
3 核酸雜交的固定
將固定在固相載體上的核酸作為探針進(jìn)行核酸雜交在核酸技術(shù)中占有十分重要的地位。其原理是，固定化的單鏈核酸在溶液中與具有互補(bǔ)堿基序列的多核苷酸片段冷卻時形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到對特定DNA的檢測和序列分析的目的。姚萍等將寡聚核苷酸的5'端定向聯(lián)接到或直接將單鏈的DNA的5′端聯(lián)接到表面帶有甲胺基(-CH2NH2)官能團(tuán)的PS微球上，制得了長鏈的DNA探針。這種探針在較高溫度下仍有相當(dāng)高的聯(lián)接效率。所以功能化的高分子微球是一種較為理想的核酸雜交的固定載體。
4 酶的固定化
把酶固定在微球上有物理吸附和化學(xué)結(jié)合兩種方式。通常化學(xué)結(jié)合有由共價鍵偶聯(lián)和由多功能基化合物交聯(lián)等，而直接的物理吸附力比較弱，通常還需用雙功能基化合物(如戊二醛，e-氨基己酸等)交聯(lián)。固定在功能性微球上的酶不僅具有較高的pH穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性，而且易與反應(yīng)物分離，可以重復(fù)使用，提高使用效率。同時，多酶聯(lián)合固定化的微球可以促進(jìn)多酶反應(yīng)。柏正武等用聚丁二酰亞胺和3-氨基丙基硅膠制得微球，用作固定化酶的載體，其中聚丁二酰亞胺和3-氨基丙基硅膠之間以共價鍵相連，這種酶的固定化實(shí)用性強(qiáng)，便于工業(yè)化。
高分子微球具有微觀材料的諸多優(yōu)點(diǎn)，如體積效應(yīng)、表面效應(yīng)等。其微觀可設(shè)計性使之在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用得到了飛速發(fā)展，從而極大地推動了生物技術(shù)和醫(yī)療水平的迅速提高。高分子與金屬、陶瓷等其它材料結(jié)合的新型復(fù)合型功能微球和兼有熱、光、壓力、磁、pH等多響應(yīng)性的功能高分子微球的研究開發(fā)也將進(jìn)一步展現(xiàn)其應(yīng)用潛力，如具有生物醫(yī)用功能的磁性高分子微球，由于其能在外加磁場的作用下方便快捷地分離出來而倍受青睞。
