CN101721711B - 邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于基于单壁碳纳米管的三元超分子体系制备方法及用途领域，涉及邻菲咯啉钌配合物修饰β-环糊精(邻菲咯啉钌环糊精)-金刚烷修饰芘(金刚烷芘)-单壁碳纳米管三元超分子体系的制备方法及用途。本发明公开了一种邻菲咯啉钌环糊精对单壁碳纳米管的增溶方法及用途。将邻菲咯啉钌环糊精，金刚烷芘和单壁碳纳米管通过超分子组装技术构筑了邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系，得到了单壁碳纳米管的均一分散溶液。同时该三元超分子体系作为一种新型的DNA凝聚试剂，利用钌配合物中邻菲咯啉基团对DNA大小沟槽的嵌入及其正电荷对DNA的凝聚作用，三元超分子体系能有效的对DNA进行凝聚。该方法制备的水溶性邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系在DNA凝聚和基因治疗方面具有重要的应用价值。
Description
【技术领域】
本发明属于DNA凝聚及基因治疗领域，涉及邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的制备方法及用途。
【背景技术】
所谓基因治疗是将正常的或有治疗作用的基因导入靶细胞来干预疾病发生，发展的进程从而达到治疗的目的。DNA作为基因物质，是遗传信息的载体，拥有众多待探索的化学、物理性质，而且DNA也承载着实现代与代之间储存和传递生命信息的重要功能。DNA复制调控研究是生命科学受关注的前沿领域之一，如果发生紊乱将直接导致人的癌症、衰老等重要疾病的发生。由于细胞膜对带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl-、HCO3 - 是高度不通透的。带负电的DNA必须在凝聚试剂作用下凝聚成特定结构，通过细胞吞噬作用才能装载到细胞的细胞核中。例如，染色体是体细胞中DNA的凝聚形态，而哺乳动物精子中的DNA凝聚成圆环状。将DNA凝聚并输送到靶细胞一直是生命科学研究的热点之一。但是DNA装载到细胞中后，必须能在合适的位置释放出来，进行DNA转染，达到基因治疗的目的。目前DNA输送体系使用最多的是腺病毒和逆转录病毒载体，这种体系具有很高的效率，但是由于病毒载体具有较强的免疫原性，能产生较强的免疫反应导致死亡，另外还会出现插入突变的现象，导致宿主细胞的恶性转化。因此设计开发新型的DNA凝聚试剂，构筑实效可用的DNA凝聚形态，用于DNA的输送是十分有必要的。而超分子结构具有结构可逆性有利于DNA在细胞中释放，进行基因治疗。基于此，利用广泛有效的超分子组装技术构筑新型的非病毒类DNA载体具有非常重要的意义。
纳米材料作为一种新兴材料是纳米科技中最活跃，最接近应用的部分。纳米技术和纳米材料与生物学及医学结合更催生了一个重要的研究应用领域——纳米医学。单壁碳纳米管作为一种生物相容性较好的纳米材料，由于具有独特的结构，电子和机械性能，在生物和医学领域具有很好的应用前景。特别是已经在纳米医学领域进行了很多以功能化的碳纳米管为载体负载生物活性分子或药物进入生物体系的研究。环糊精作为一种由糖单元构成的生物兼容性大环超分子主体化合物，在生物领域具有独特的应用。环糊精多胺类衍生物已被广泛用于基因治疗方面。
【发明内容】
本发明公开了一种邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的制备方法及用途。
一种邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的制备，其特征在于，结构简式为：C294H128N8O37Ru，其结构如图13所示。
上述邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的制备步骤如下：
将邻菲咯啉钌环糊精，金刚烷修饰芘和单壁碳纳米管按质量比为19～22∶3～5∶5～7在研钵中研磨，而后在水溶液中振荡反应，继续搅拌10h，放置在冰箱中过夜，离心除去固体不溶物，并通过透析，除去多余游离环糊精。真空干燥，得到邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系。
所述的邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系在DNA凝聚方面的应用，邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系可以与DNA形成超分子复合物，作为一种新型的DNA交联试剂。
所述的邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系对DNA交联的应用，由于邻菲咯啉钌环糊精中的邻菲罗琳基团对DNA沟槽嵌入作用及钌配合物对DNA碱基正电吸引的协同作用，作为一种新型的DNA凝聚试剂。
在DNA凝聚实验中，含邻菲咯啉钌环糊精非共价修饰单壁碳纳米管的三元超分子体系对DNA的非共价凝聚行为尤为重要。基于以上原因，我们合成了邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系。
本发明的邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系可以应用于DNA凝聚及基因治疗领域。采用原子力显微镜检测超分子复合物与质粒DNA的作用，结果表明线状DNA在与超分子复合物作用后，形成球形结构。
本发明中所得产品经XPS，紫外一可见分光光谱，荧光光谱，荧光显微镜，透射电镜，原子力显微镜等手段进行了证明，如图1-12所示。
本发明具体描述如下：
将邻菲咯啉钌环糊精，金刚烷芘和单壁碳纳米管按质量比为19～22∶3～5∶5～7在研钵中研磨，而后在水溶液中振荡反应，继续搅拌10h，放置在冰箱中过夜，离心除去固体不溶物，并通过透析，除去多余游离环糊精。真空干燥，得到水溶性邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系。
在DNA交联过程当中，将等质量的DNA加入到邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的水溶液当中，DNA的结构从线状成为球形结构，高约为15-30nm。
本发明中所设计的邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系，合成路线简单，反应条件温和，后处理简单方便，适于放大合成。利用邻菲罗琳基团对DNA沟槽嵌入作用及钌配合物对DNA碱基正电吸引的协同作用，可以作为一种新型的DNA非共价凝聚试剂和基因治疗试剂，在生物领域具有广阔的应用前景。
【附图说明】
图1金刚烷芘的单壁碳纳米管荧光滴定图。
图2邻菲咯啉钌环糊精的金刚烷芘荧光滴定图。
图3邻菲咯啉钌环糊精的单壁碳纳米管荧光滴定图。
图4本发明的三元超分子体系的紫外-可见分光光谱图。
图5本发明的三元超分子体系的拉曼光谱图。
图6本发明的三元超分子体系的XPS能谱图。
图7本发明的三元超分子体系的透射电镜图。
图8本发明的三元超分子体系的原子力显微镜图。
图9本发明的三元超分子体系对DNA交联实验原子力显微镜图。
图10本发明的三元超分子体系对DNA交联实验原子力显微镜放大图。
图11本发明的三元超分子体系对DNA交联实验的凝胶电泳图。
图12本发明的三元超分子体系及其DNA交联产物对细胞的染色实验。
图13本发明的三元超分子体系的结构示意图。
【具体实施方式】
下面通过实例对本发明做进一步的说明：
实施例1
邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的合成
将邻菲咯啉钌环糊精，金刚烷芘和单壁碳纳米管按质量比为20∶5∶5在研钵中研磨，而后在水溶液中振荡反应，继续搅拌10h，放置在冰箱中过夜，离心除去固体不溶物，并通过透析，除去多余游离环糊精。真空干燥，得到水溶性邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系。
实施例2
单壁碳纳米管对金刚烷芘的荧光淬灭行为
向金刚烷芘的DMF溶液中加入单壁碳纳米管，随着单壁碳纳米管的加入，金刚烷芘在350-450nm处的荧光被逐步淬灭。
实施例3
邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系对DNA的凝聚行为
将不同质量浓度的DNA加入到邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系水溶液当中，DNA的结构从线状形成为球形结构，高约为15-30nm。并且DNA的凝聚大小随邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的相对浓度增大而减小有所区别。
实施例4
邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系与DNA凝聚产物进入细胞的行为
将邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的DNA凝聚产物，加入到培养的酵母细胞培养基溶液中，可以在荧光显微镜下看到DNA凝聚产物进入酵母细胞，细胞被染为红色。
Claims (3)
1.一种邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系，其特征在于，结构简式为：C294H128N8O37Ru，其结构如图13。
2.一种权利要求1所述的邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
将邻菲咯啉钌环糊精，金刚烷芘和单壁碳纳米管按质量比为19～22∶3～5∶5～7在研钵中研磨，而后在水溶液中振荡反应，继续搅拌10h，离心除去固体不溶物，并通过透析，除去多余游离环糊精；80℃真空干燥，得到水溶性邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系。
3.一种权利要求1所述的邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系制备DNA凝聚及基因治疗试剂的用途，其特征在于，邻菲咯啉钌环糊精-金刚烷芘-单壁碳纳米管三元超分子体系可以有效地进行DNA凝聚。
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