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摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 蛋白质的糖基化修饰 1

1.2 糖基化聚合物刷的介绍 1

1.3 聚合物刷的构建的意义 2

1.4 聚合物刷的应用 3

1.4.1 在纳米材料中的运用 3

1.4.2 生物医用材料 4

1.4.3 防污涂层中的应用 4

1.4.4 高抗菌材料 5

1.5 糖基化聚合物刷的构建方法 6

1.5.1 化学法构建聚合物刷 6

1.6 通过酶法构建聚合物分子刷 8

1.6.1 糖基转移酶催化转糖基化反应 8

1.6.2 糖苷酶催化转糖基化反应 9

第二章 实验部分 10

2.1 实验材料与器材 10

2.1.1 实验材料 10

2.1.2 实验器材 11

2.2 实验步骤 11

2.2.1 基于SI-ATRP构建线型底物受体聚合物刷及表征 11

2.3 聚合物刷的表征 12

2.3.1 水接触角的分析 12

2.3.2 激光共聚焦显微镜的运用分析 13

第三章 实验结论与展望 14

3.1 接触角仪的结果与表征 14

3.2 激光共聚焦显微镜结果及分析 14

3.3 总结与展望 15

参考文献 17

致谢 20

摘要

聚合物刷是一种类似于“刷子”的高分子链状化合物。现今，通过构建糖基化聚合物刷来改变材料的性质是非常普遍的。改变材料表面的性质后，可以根据自身及产品的希望赋予它所预期的性质，例如抗污染、抗菌、抗蛋白。而合成糖基化聚合物刷有两大类方法——化学法和酶法，但是这两种方法都有他们各自的优缺点，我们希望结合化学法的快速高效和酶法的易于被环境降解来构建糖基化聚合物刷。本文介绍了聚合物刷的构建方法及应用，描述了具体如何通过化学法构建糖基化聚合物刷，并对结果进行分析总结。

关键词：糖基化聚合物刷；表面糖基化；化学接枝；原子转移自由基聚合

Abstract

Polymer brush is a kind of polymer chain compound similar to "brush". Nowadays, it is very common to change the properties of materials by constructing glycosylated polymer brushes. After changing the properties of the surface of the material, it can be given the expected properties, such as anti-pollution, anti-bacterial, anti-protein, according to the wishes of itself and the product. The synthetic glycosylated polymer brush has two types of methods-chemical method and enzymatic method, but these two methods have their own advantages and disadvantages, we hope to combine the rapid and efficient chemical method and the enzymatic method is easy to be degraded by the environment To build a glycosylated polymer brush. This article introduces the construction method and application of polymer brushes, describes how to construct glycosylated polymer brushes by chemical methods, and analyzes and summarizes the results.

Key words: glycosylated polymer brush;surface glycosylation;grafting;atom transfer radical polymerization (ATRP)

绪论

蛋白质的糖基化修饰

生物体细胞中的许多类糖分子化合物都具有各式各样的复杂化学结构,例如,可以以寡糖和其他多糖的结合形式共同存在,与其他生物大分子和其他小分子结合的形式共同存在。比如说大部分的生物蛋白质和大部分的核酸都可以是糖基化的。蛋白质和某个特殊的糖基转移酶发生反应最终在相互作用下蛋白质表面附加上糖基的过程就叫做蛋白质的糖基化,反应之后这些附加的糖基与这些氨基酸的糖苷残基相互结合形成了特定的糖苷键。糖蛋白是由被修饰过的蛋白质经过糖基化后形成的，糖基化修饰的糖蛋白修饰过程一般可以直接发生在大部分的修饰糖蛋白中^【1】。把蛋白质直接经过糖基化修饰后,此时的蛋白质的结构可以被糖基化为细胞质外的一种结构组分并且起到多种的作用,例如,连接、支撑和细胞缓冲,除此之外,生物体内的糖蛋白还可以参与到蛋白质在细胞内发生的许多糖基化过程中,与细胞的组织进行识别、粘附及细胞的迁移^【2-3】。

存在于人类生命体内的一些聚糖的主要物质是在细胞膜表面以特定的糖缀化合物形式存在,例如,糖蛋白、糖脂。这些聚糖化合物在细胞膜可以为一些植物的细胞壁和一些动物胞外基质提供了保护,原因之一是,聚糖化合物存在许多具有极性的羟基基团;另外一方面,聚糖凝集素化合物在人类细胞内信号的接收和传导、人的健康状态调控过程中都有着非常重要的功能和作用。聚糖凝集素对葡萄糖和受体蛋白的特异性进行识别是其特殊的生物学特性和功能的重要理论基础。但是,生物体内聚糖的数量大小,种类,结构和规则性都限制了生物科学界对其特殊生理活性的深刻理解。因此,设计一种有效的葡萄糖合成机制的方法来帮助人们构建一种具有精细结构的仿生"糖被",然后深入研究"糖-蛋白"的相互作用。这种机制对于生物学的理解和研究应用仿生葡萄糖的特殊活性在生物学的功能和作用具有重要的意义。

糖基化聚合物刷的介绍

糖基化聚合物刷正是在这一研究要求下运用而生。糖基化聚合物刷是一种生物特征功能材料，它在化学结构和功能上模仿了“糖被”。根据化学微结构不同可以分为线型和刷状。其中刷状糖基化聚合物更接近细胞表面的聚苷，聚合物刷的结构单位空间的糖基数目更多且糖苷结构形态更为复杂，从而更益于实现糖基的“集簇效应”，并且增强糖与蛋白质间结合和专一性识别能力。糖基化聚合物刷也是指在材料表面或界面上，高密度的含糖基高分子链由于彼此间斥力向材料表面或界面以外延伸而组成的结构。这些含糖基的高分子链有一部分是处在伸展状态，因此具有与溶液中的所处状态不同的特殊性质。

因此,通过研究构建新型刷状糖基化仿生聚合物,研究其与人类蛋白质的基因识别相互作用,进而更深入的了解和揭示刷状多聚糖的人体生理作用功效,开发新型糖基化仿生功能材料,这将在生物医学检测、生物化学亲和分离、表面医学抗污染、组织医学工程等多领域研究中发挥重要的应用。

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