聚苹果酸及其衍生物的制备与应用研究进展

摘要：天然和合成聚合物因优良的特性引起了越来越多研究者的兴趣,并已被广泛用于人类的日常生活中。聚苹果酸（Polymalic acid,PMLA）一种天然的高分子聚酯材料,具有良好的生物相容性和完全生物降解性,其衍生物同样具有优异的生物学性能,被广泛应用于众多领域中。本文就聚苹果酸及其衍生物的结构、性质和合成方法进行了概述,并全面总结了其在制药和其他领域的应用研究现状,最后对未来发展方向进行了展望。     

出芽短梗霉菌株CBS591．75和DSM2404发酵生产聚苹果酸的研究

研究了出芽短梗霉蕾株CBS591.75和DSM2404在2L发酵罐中发酵生产聚苹果酸的过程。并以CBS591．75为菌种进行了20L规模的初步放大试验。结果表明,发酵过程可以分为3个阶段,第一阶段从接种开始。到发酵液的pH上升到最高点并开始下降为止．这一阶段中细胞缓慢增长,没有聚苹果酸产生;第二阶段以pH迅速下降和聚苹果酸大量产生为特征。这一阶段中聚苹果酸的产生与细胞增长相平行;在第三阶段中,聚苹果酸产生速度减慢．pH趋于稳定。试验结果还表明。菌株CBS591．75产生聚苹果酸的能力大于DSM2404,发酵结束时,前者聚苹果酸的产量为6．9g／L,而后者为5．4g／L。CBS591．75菌种在20L规模的初步放大试验表明,发酵144h后发酵液中聚苹果酸浓度为8．Og／L,稍高于2L发酵罐的结果,为今后的放大提供了依据和参考。     

嵌段共聚物聚乙二醇-聚苹果酸苄基酯载药胶束的制备及性质研究

目的：为构建聚合物胶束药物运载体系,制备嵌段共聚物聚乙二醇-聚苹果酸苄基酯载药胶束并测定其性质。方法：以L-天冬氨酸为原料,重氮化、环化后经开环聚合得到聚苹果酸苄基酯。氨基聚乙二醇通过酰胺键连接到β-聚苹果酸苄基酯上形成两亲性嵌段共聚物,喜树碱做药物模型制备载药胶束。动态光散射法测定胶束粒径、评价胶束稳定性,高效液相法测定喜树碱载药率和包封率,芘荧光法与动态光散射法测定临界胶束浓度。结果：喜树碱包封率72%,载药率6%,临界胶束浓度为40μg.mL-1。随着聚苹果酸苄基酯分子量减小,胶束稳定性增强。结论：聚乙二醇-聚苹果酸苄基酯在疏水链/亲水链分子量比值为2-4时在水中可自组装形成纳米胶束,可作为性能优良的聚合物药物载体。     

农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化及高效筛选聚苹果酸高产菌株

建立根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法及T-DNA突变库,高效筛选聚苹果酸高产菌株及功能基因。通过含潮霉素和草铵磷抗性基因的农杆菌转化出芽短梗霉,抗性压力筛选及PCR验证建立根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法,结合发酵液p H与聚苹果酸含量响应变化,微孔板高效筛选高产聚苹果酸的T-DNA插入突变株,基因组步移确定T-DNA插入位点及功能基因。结果获得遗传稳定的抗性基因菌株,每107个细胞可获得80-120个转化子,出芽短梗霉H27号T-DNA突变株聚苹果酸摇瓶发酵产量提高24.5%,基因组步移证实糖酵解途径磷酸甘油酸变位酶基因被破坏。成功建立了根癌农杆菌介导的出芽短梗霉遗传转化方法和T-DNA插入突变库,结合高效筛选方法为聚苹果酸合成功能基因挖掘及高产机制解析奠定基础。     

雌雄文昌鱼同工酶的表型差异

本文应用聚丙烯酰胺凝胶电泳结合生化染色方法分析了雌雄文昌鱼中苹果酸酶、苹果酸脱氢酶、酸性磷酸酶和酯酶四种同工酶的酶谱。首次发现苹果酸酶、苹果酸脱氢酶和酸性磷酸酶表型在文昌鱼雌性和雄性个体之间存在差异 ,而在同一性别不同个体之间无差异。酯酶表型较复杂 ,不但在不同性别个体之间而且在同一性别不同个体之间都出现一定差异     

聚苹果酸合成新方法及其聚苹果酸苄基酯用作药物载体的研究

目的:优化β-聚苹果酸(PMLA)的合成路线,制备部分氢化的聚苹果酸苄基酯(PMLABz),为构建载药纳米胶束提供两亲性聚合物载体。方法:分别以L-天冬氨酸和L-苹果酸为原料,合成单体β-苄氧羰基-β-丙内酯,再通过阴离子开环聚合制备PMLABz,最终氢化制备PMLA。X射线衍射仪、差示扫描量热仪等对材料的性质进行表征,L929成纤维细胞测定聚合物的细胞毒性,透析法制备部分氢化的聚苹果酸苄基酯空白胶束。结果:通过优化反应条件,以L-苹果酸为原料合成关键中间体β-苄氧羰基-β-丙内酯的终产率为31.5%,对比文献报道的L-天冬氨酸合成路线,产率提高近7倍。X-RD结果表明以L-苹果酸为原料制备的PMLABz有明显的衍射峰,结晶度高,熔点随之升高,MTT实验证实PMLABz无毒性。部分氢化的PMLABz可在水中自组装成一定粒径的胶束,氢化77%的PMLABz可得到粒径均匀、形态良好的纳米胶束。结论:分别以L-天冬氨酸和L-苹果酸为原料合成聚苹果酸,优化合成路线,提高终产率,得到了新晶型PMLABz,并通过部分氢化PMLABz制备两亲性聚合物进而得到纳米胶束,为后期纳米释药体系研究提供优良载体。     

出芽短梗霉产聚苹果酸发酵条件的优化

【背景】出芽短梗霉可发酵葡萄糖生成聚苹果酸,但存在转化率和转化效率低等瓶颈,阻碍其实现商业化生产。【目的】通过优化发酵培养条件,提高出芽短梗霉的聚苹果酸产量、糖酸转化率和生产强度。【方法】采用单因素试验优化适宜出芽短梗霉BK-10菌株产生聚苹果酸的培养条件,通过Plackett-Burman法对培养基组分筛选显著性影响因素,并对其培养基中无机盐进行正交试验优化,最后进行5 L发酵罐验证。【结果】最优培养基配方和培养条件:100 g/L葡萄糖,1.5 g/L尿素,0.20 g/L KH_2PO_4,0.20 g/L ZnSO_4,0.05 g/L MgSO_4,0.75 g/L KCl,30 g/L CaCO_3,0.01%吐温-80,发酵温度26°C,250 mL摇瓶装液量50 mL。【结论】通过优化,聚苹果酸的糖酸转化率达到0.71 g/g,生产强度达到0.89 g/(L·h),较优化前分别提高了18.33%和71.15%,为发酵葡萄糖合成聚苹果酸进而生产L-苹果酸工艺的工业化生产奠定经济性基础。     

植物苹果酸脱氢酶研究进展

苹果酸是植物体内参与C4循环、景天酸循环等众多代谢途径的关键代谢物。苹果酸含量提高的途径主要来自植物体内合成的提高。苹果酸脱氢酶(MDH)可引起草酰乙酸盐的氧化作用以形成苹果酸盐,增加植物体内苹果酸的含量,从而显著提高植物体的耐酸性以及对铝毒的抗性。本文全面回顾了国内外对苹果酸脱氢酶(MDH)在植物生理学、生物化学、分子生物学、系统分化领域的研究进展,并针对其在植物体耐酸性机制机理研究领域所取得的研究成果进行了追溯。     

基于聚苹果酸的贻贝仿生粘合剂的制备及性能研究

目的:以实验室制得的聚苹果酸(PMLA)为高分子骨架,通过酰胺化反应将多巴胺(DA)分子连接到聚苹果酸,制得既具有良好粘合性能,又有优异生物相容性的贻贝仿生粘合剂。方法:L-天冬氨酸通过内酯开环聚合法合成高分子化合物聚苹果酸,将PMLA与DA加EDC/NHS反应得到粘合剂PMLA-DA,傅里叶变换红外光谱、核磁氢谱、紫外可见光光谱等对其进行结构表征,标准曲线法测多巴胺取代度,采用搭接剪切测试法评估粘合剂对不锈钢、玻璃、猪皮三种材质的粘合强度,MTT法检测贻贝仿生粘合剂的细胞毒性,通过降解试验验证PMLA-DA的降解性能。结果:测得PMLA-DA中多巴胺的取代度能达到21.3%,搭接剪切试验测得粘合剂对猪皮的粘合强度为22.68 kPa,高于目前市场上常用的生物医用粘合剂纤维蛋白胶15.38 kPa的粘合强度,PMLA-DA对不锈钢与玻璃亦有很好的粘合性能。细胞毒性研究和体外降解试验显示PMLA-DA无细胞毒性,降解性能良好。结论:通过聚苹果酸与多巴胺反应制得贻贝仿生粘合剂PMLA-DA,该粘合剂对多种材质均具有良好的粘合力;无细胞毒性,降解性能良好,对皮肤组织的粘合强度优于目前商用的生物粘合剂纤维蛋白胶。无论是对无机材料间的粘接,或者是医学领域的伤口粘合,均具有良好的应用前景。     

聚苹果酸的发酵培养条件优化

对出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)BS02发酵制备生物降解材料聚苹果酸的摇瓶发酵条件进行研究,确定了出芽短梗霉发酵制备聚苹果酸的摇瓶培养条件。由实验结果可知:优化的培养基(g/L)为葡萄糖120.0、丁二酸铵3.0、丁二酸2.0、MnSO4.H2O 0.005、MgSO4.7H2O 0.1,另外每升发酵液加玉米浆0.5 mL,CaCO350 g/L,培养条件为pH4.0～4.5、24℃、500 mL摇瓶装发酵液100 mL、摇床转速220 r/min,在最优条件下,聚苹果酸产量可达到30 g/L。     

新型抗菌肽——表面活性素、伊枯草菌素和丰原素

表面活性素（surfactin）、伊枯草菌素（iturin）和丰原素（fengycin）是一类主要由革兰阳性芽胞杆菌通过非核糖体合成途径产生的抗菌肽,一般是由1个β-羟基脂肪酸与7～10个氨基酸肽链以酰胺键连接而成的环肽,具有抗细菌、抗真菌、抗病毒、抗肿瘤等生物活性,在医疗方面具有良好的应用前景。目前,人们对这3种新型抗菌肽在医药领域中的研究进展所知甚少,故本文对其发现历史、结构特点、作用机制、生物合成和应用价值进行阐述,为后续研究提供借鉴。     

Expert systems in medicine

The emergence of the artificial intelligence (AI) in computer technology and its application in the medical field enables the researchers to carry out such intelligent activities like image processing, medical reasoning systems, clinical decision supporting and natural language understanding, etc. A gastroenterological expert system application is briefly demonstrated in this paper. Similar expert systems can be seen to be useful in the research of gastrointestinal cytoprotection, including the plan of different compounds with cytoprotective effect, experimental and clinical medical research.     

数字PCR技术在核酸标准物质研制中的应用

在标准物质研制领域,生物标准物质的研制逐渐成为了研究热点,同时基于核酸的检测技术的开发与应用又推动了核酸标准物质的进程。核酸标准物质需要高级别、精准的定值方法,数字PCR作为单分子定量技术得到了广泛的应用。数字PCR是一种测定核酸分子的绝对定量方法,如微滴式数字PCR是采用油包水形成的微滴作为反应室,将含有DNA模板的反应溶液分配到大量独立的反应室中进行扩增反应,再通过统计反应室中的阳性信号来定量DNA的拷贝数,从而达到精确定量核酸拷贝数的目的。综述了近年来关于数字PCR及其在核酸标准物质研究领域的最新应用进展,重点综述了其在转基因检测、医疗诊断等领域的应用进展,以期为核酸标准物质的研制提供参考。     

具有降胆固醇作用乳酸菌的研究和开发进展

本文综述了国内外关于具有降胆固醇作用的乳酸菌的降胆固醇作用和作用机制的研究进展,同时总结了降胆固醇乳酸菌在食品发酵和医疗保健方面的应用,提出以后研究的重点,以期对乳酸菌的进一步开发和利用提供帮助。     

医学研究生"高通量测序技术"应用能力的培养

高通量测序技术目前已广泛的应用于临床研究领域。与传统测序方式相比,该技术具有通量高、耗时短、成本低等特点。研究生教育中对高通量测序技术的新进展及其在疾病研究、临床诊断等方面的应用方面的介绍较少。培养医学研究生对高通量测序技术的应用能力,可以增强研究生对高通量测序技术的方法、原理、应用范围、数据分析的理解,为医学研究生应用高通量测序技术发现及解决临床问题打下一定的基础。     

Identification of metal binding motifs in protein frameworks to develop novel remediation strategies for Hg2+ and Cr(VI)

BioMetals - Amino acid sequences in metal-binding proteins with chelating properties offer exciting applications in biotechnology and medical research. To enhance their application in...     

乙醛脱氢酶及其医疗领域研究进展

对乙醛脱氢酶的种类、基本特性、制备、检测及其在医疗领域中应用作了简要的概述,旨在为该酶的进一步研究提供参考。     

基于VTK和MFC的医学图像三维重建研究与实现

VTK是医学可视化领域的主流工具,MFC是Windows平台下的应用程序框架。尝试将两者进行结合编程,以实现二维医学图像的三维重建。实现医学图像三维重建的主要方法是面绘制和体绘制。将利用多组医学图像数据进行三维重建研究,其中面绘制用移动立方体法,体绘制用光线投射法、最大密度投影法和合成体绘制法实现。最后比较两种绘制技术的结果并讨论了它们的特点。结果表明,VTK作为一种图像处理和三维可视化工具其功能是十分强大的。     

基于G4-配体的DNA模拟酶在生物传感中的发展与应用

鸟苷酸-四联体DNA (G4 DNA)是由富含串联重复鸟苷酸(G)的DNA或RNA序列形成的G4片层,并堆叠而成一类独特的核酸二级结构。G4 DNA结合多种特异性配体可形成具有催化过氧化氢活性的G4 DNA模拟酶(G4 DNAzyme)。由于G4 DNAzyme存在着序列构成简便灵活、适合多样传感平台检测等特点,其在新型生物传感方法研发、医学检测新技术研究等领域中应用前景广阔。本文主要依据G4 DNA结合配体的不同,对近年来新发展出的G4 DNAzyme进行分类与回顾,归纳为含氯化血红素(hemin)的G4-Hemin DNAzyme与非G4-Hemin DNAzyme。前者是目前G4 DNA模拟酶的研究主流——本文主要归纳了G4-Hemin DNAzyme在金属阳离子、生物小分子及生物大分子的检测分析方向上所取得的重要研究进展,并阐述其在生物传感领域的影响和优势;后者中的配体则主要包括金属阳离子N-甲基吗啡啉(4-methylmorpholine, NMM)、硫磺素T(thioflavin T,ThT)及新型金属配体(Cu²⁺Ce³⁺)等。...     

透明质酸的制备及应用研究进展

透明质酸(hyaluronic acid,HA)是一种高分子量的直链酸性粘多糖。由于其具有特殊的生理作用、独特的流变学性质和极强的持水保湿能力,在化妆品工业、医学研究、临床治疗等领域有着广泛的应用。概述了透明质酸的制备及其在化妆品、保健食品和医药方面的应用研究进展。