一种超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用，凝胶因子加入配置好的系列糖溶液；通过荧光分光光度计监测超分子凝胶形成过程中荧光光谱信号的变化；通过氦离子显微镜和原子力显微镜观察超分子凝胶的形貌；通过核磁滴定分析凝胶因子与唾液酸的作用位点。本发明专利技术用基于芘组氨酸的超分子凝胶作为动态响应体系，唾液酸或唾液酸糖链通过分子间氢键作用与组装体中的芘组氨酸分子结合，从而阻止凝胶因子的有序堆积，最终实现唾液酸和唾液酸糖链的有效识别。液酸和唾液酸糖链的有效识别。

【技术实现步骤摘要】
一种超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用


[0001]本专利技术涉及材料制备技术和检测
具体涉及了一种超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用。

技术介绍

[0002]可控自组装系统及其功能化是一个前沿的研究课题，吸引了众多研究者对其进行广泛深入的探索。超分子凝胶是其中最引人注目的一种。超分子凝胶作为一种典型的软物质，因其具有动态可控的自组装结构、良好的生物相容性和显著的溶胶
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凝胶过渡等特点而受到人们的青睐，在药物传递、组织工程和三维细胞培养支架等方面具有潜在的应用前景。这些精心设计的凝胶能够自组装成各种精细的微观和纳米结构。值得研究人员思考的是，如何建立结构与性能之间的关系，赋予装配更高级的功能。目前，许多研究通过引入特殊功能单元，开发了一系列能够响应外界刺激(如温度、光、超声、pH值和溶剂)的智能超分子凝胶，极大地扩展了其在光电、催化、药物传递和生物传感等领域的应用。然而，与这些剧烈的物理和化学刺激相比，超分子凝胶对生物分子反应的灵敏性和选择性明显不足。由于生物分子种类繁多且识别困难，虽然已经报道了一些葡萄糖和酶刺激响应性凝胶，但它们还远远不能满足生物学家的需求，这极大地限制了它们在生物化学和生物医学中的应用。因此，开发能够特异性和精确识别各种生物分子的超分子凝胶是十分必要的。
[0003]自然界中哺乳动物细胞表面都覆盖着一层致密的糖链，这些糖链以糖蛋白和糖脂的形式向细胞传递重要信息，从而调节各种细胞过程。糖链显示出惊人的结构多样性，具有不同类型的末端或内部单糖序列。值得一提的是，共有9个碳原子骨架的唾液酸脱颖而出，其中N
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乙酰神经氨酸(Neu5Ac)，N
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羟乙酰神经氨酸(Neu5Gc)和2
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酮基3
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脱氧
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D
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甘油
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D
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半乳糖醛酸壬酸(KDN)是唾液酸的三种主要形式，而Neu5Ac几乎是人类中发现的唯一形式。唾液酸通常位于糖链的末端，其异常表达与多种疾病密切相关，包括癌症、糖尿病和神经疾病等等。这种最外部的位置和广泛的分布很容易使唾液酸成为致病性微生物结合和肿瘤免疫疗法的靶标。因此，设计和开发能够精确识别唾液酸和唾液酸糖链的智能材料在疾病的早期诊断和靶向治疗中都具有重要意义。
[0004]然而，由于各种唾液酸衍生物之间的细微结构差异，以及糖链的复杂组成和超低丰度，使得精确识别唾液酸和唾液酸糖链的人造材料的开发极具挑战性。值得注意的是，目前尚未报道能够特异性响应唾液酸和唾液酸糖链的超分子凝胶体系。最近，合成分子
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芘组氨酸(PyHis)因其出色的自组装能力和荧光团而吸引了我们的关注。一方面，PyHis分子包含L
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组氨酸，我们推测它可能与唾液酸有独特的相互作用，这为其对唾液酸的特异性识别奠定了基础。另一方面，由于PyHis分子含有芘荧光团，因此在自组装过程中会在500nm处发出很强的聚集荧光信号，这有助于通过荧光分光光度计动态监测胶凝过程。在这里，我们首次报道了基于L
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PyHis的动态响应系统，能够选择性响应唾液酸和唾液酸糖链。胶凝剂(L
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PyHis)是通过一步法制备的，具有很强的自组装能力。添加中性单糖不会影响L
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PyHis的自组装和凝胶化，而添加唾液酸和唾液酸糖链会导致L
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PyHis单体在410nm处的荧光强度明显
增加，可以通过氦离子显微镜(HIM)和原子力显微镜(AFM)观察到凝胶的塌陷。核磁滴定分析表明唾液酸或唾液酸糖链可以通过多个氢键与PyHis分子紧密相互作用，从而防止了凝胶剂的有序堆积。这项工作初步证明，超分子凝胶可用于唾液酸和唾液酸化聚糖的特异性识别，表明超分子组装是生物分子识别的良好平台，并可能有助于提高其在肿瘤诊断和靶向药物中的应用潜力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用方法，本专利技术以自组装技术为手段，制备一种超分子凝胶用于特异性响应唾液酸及唾液酸糖链。本专利技术用基于芘组氨酸的超分子凝胶作为动态响应体系，唾液酸或唾液酸糖链通过分子间氢键作用与组装体中的芘组氨酸分子结合，从而阻止凝胶因子的有序堆积，最终实现唾液酸和唾液酸糖链的有效识别。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用，超分子凝胶选择性识别唾液酸及唾液酸糖链。
[0008]凝胶因子溶解在无水乙醇中，加热至完全溶解，然后加入配置好的系列糖溶液；通过荧光分光光度计监测超分子凝胶形成过程中荧光光谱信号的变化；通过氦离子显微镜和原子力显微镜观察超分子凝胶的形貌；通过核磁滴定分析凝胶因子与唾液酸的作用位点。所述糖溶液包括中性单糖、唾液酸类单糖、二糖以及唾液酸糖链。
[0009]所述超分子凝胶的制备步骤如下：
[0010]步骤1、凝胶因子的制备：
[0011]L
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组氨酸甲酯二盐酸盐溶于干燥的二氯甲烷，再加入三乙胺，在室温下搅拌1小时；然后依次加入1
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芘甲酸,1
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羟基苯并三唑和1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，混合溶液在室温下搅拌过夜；将反应混合液用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤；收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤后用旋转蒸发仪除去溶剂，并用硅胶柱纯化残余物得到粗产物，最后重结晶得到淡黄色的最终产物；
[0012]步骤2、凝胶因子的自组装：
[0013]将步骤1的凝胶因子溶解在无水乙醇中，加热至完全溶解后加入超纯水，立即形成透明的超分子凝胶。
[0014]所述步骤1中，反应物L
‑
组氨酸甲酯二盐酸盐、三乙胺、1
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芘甲酸、1
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羟基苯并三唑和1
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乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的添加量的摩尔比为1：2
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3：0.5
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1：1
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2：1
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2；二氯甲烷的用量为250mL；饱和碳酸氢钠水溶液洗涤3次，每次250mL；硅胶柱洗脱液为二氯甲烷和甲醇；重结晶溶剂为甲醇。
[0015]所述步骤2中，凝胶因子的浓度为0.04M，加热温度为50℃，无水乙醇和超纯水的体积比为1:4。
[0016]超分子凝胶用于唾液酸及唾液酸糖链的识别中，所述凝胶因子的浓度为0.04M；加热温度为50℃；配置的一系列糖溶液浓度为1mM；无水乙醇和糖溶液的体积比为1:4；在监测超分子凝胶形成过程中荧光光谱信号变化时，凝胶因子的最终浓度为8mM，一系列糖溶液的最终浓度为0.8mM，溶液体积比为1:4；在采用氦离子显微镜和原子力显微镜观察超分子凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用，其特征在于，超分子凝胶选择性识别唾液酸及唾液酸糖链。2.根据权利要求1所述超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用，其特征在于，凝胶因子溶解在无水乙醇中，加热至完全溶解，然后加入配置好的系列糖溶液；通过荧光分光光度计监测超分子凝胶形成过程中荧光光谱信号的变化；通过氦离子显微镜和原子力显微镜观察超分子凝胶的形貌；通过核磁滴定分析凝胶因子与唾液酸的作用位点。3.根据权利要求2所述超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用，其特征在于，所述糖溶液包括中性单糖、唾液酸类单糖、二糖以及唾液酸糖链。4.根据权利要求1所述超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用，其特征在于，所述超分子凝胶的制备步骤如下：步骤1、凝胶因子的制备：L
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组氨酸甲酯二盐酸盐溶于干燥的二氯甲烷，再加入三乙胺，在室温下搅拌1小时；然后依次加入1
‑
芘甲酸,1
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羟基苯并三唑和1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，混合溶液在室温下搅拌过夜；将反应混合液用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤；收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤后用旋转蒸发仪除去溶剂，并用硅胶柱纯化残余物得到粗产物，最后重结晶得到淡黄色的最终产物；步骤2、凝胶因子的自组装：将步骤1的凝胶因子溶解在无水乙醇中，加热至完全溶解后加入超纯水，立即形成透明的超分子凝胶。5.根据权利要求4所述超分子凝胶在选择性识别唾液酸及唾液酸糖链中的应用，其特征在于，步骤1中，反应物L
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组氨酸甲酯二盐酸盐、三乙胺、1
‑
芘甲酸、1
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羟基苯并三唑和1
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乙基
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(3
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二甲基氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿光焱，王雪，钱升旭，王东东，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：