“一步法”构建大肠杆菌类黑色素聚合物包裹及其抗紫外抗酶解性能研究

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尽管紫外线只占到达地球表面的阳光辐射能量中的一小部分,但若长期暴露于这部分紫外辐射之下,几乎所有的有机生命体都将直接或间接地因受到光损伤而导致其遗传物质核酸遭受破坏,进而造成机体死亡。为了应对太阳光中的这部分紫外辐射,某些微生物已经进化出了许多生物化学或生物行为光保护机制。黑色素,由于其具有很强光吸收和良好能量转换性质,可以将有害辐射能高效地转换为热能进而耗散至周围环境中,黑色素一直被认为是所有已知的光保护机制中最高效的。因此,结合黑色素的性质,人们可以使用其来提高某些生物工程菌的抗紫外性能,在生物医学领域开拓出更广阔的应用前景。  基于贻贝足丝蛋白独特的粘附性启发,人们发现多巴胺单体(Dopamine)可以在水溶液中自发氧化聚合,形成纳米尺寸级的聚多巴胺(Polydopamine,PDA)类黑色素颗粒物,并且聚多巴胺(PDA)表现出很好的粘附性,能够通过迈克尔加成(Michael addition)或者席夫碱反应(Schiffbase reaction)与含有氨基(-NH2)或者巯基(-SH)官能团的分子发生共价偶联,具有很好的潜在修饰性质。  本文结合聚多巴胺(PDA)与天然黑色素的类似性及其独特的粘附性,运用聚多巴胺对大肠杆菌菌体进行粘附包裹,制备出聚多巴胺包裹大肠杆菌核壳结构(E.coli@PDA)。本文的主要研究工作如下所述:  (1)合成聚多巴胺类黑色素纳米颗粒,并对其物理化学性质进行系列表征;  (2)优化聚多巴胺对大肠杆菌的包裹条件,并对包裹产物进行实验表征;  (3)对包裹产物进行抗紫外性能以及抗酶解性能的评估。  本文的主要研究结果如下:聚多巴胺纳米颗粒(PDA)在水中具有很好的稳定性且颗粒尺寸可以通过反应体系酸碱性进行调控,其具有与黑色素十分类似的光吸收性质且化学组成官能团也与黑色素相似,经过测定其光热能量转换效率达到43%。聚多巴胺包裹层具有小分子通透性,能够保证包裹物的活性。经过聚多巴胺包裹的大肠杆菌具有一定的抗紫外与抗酶解特性,且聚多巴胺包裹层对包裹菌的生长具有一定的延迟生长效应。
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