生物科学类拔尖创新人才培养多维度协同模式研究与实践

针对高校生物科学类拔尖创新人才培养存在的问题,积极探索生物科学专业知识教育与创新创业教育的深度融合,以及教学资源组织形式和育人模式的改革、融合与创新,构建优秀师资、优质课程体系和高端育人平台,创建以课程引领、科教融合、实践教学、科研训练、竞赛牵引、创新平台为核心的多维度拔尖创新人才培养模式,走出了“多维协同、追求卓越”的人才培养之路。通过推进实施该模式,湖南大学生物学院在拔尖创新人才培养方面取得了良好成效,可为国内外其他高校提供有益的启示和借鉴。

肽类树状大分子及其生物医学应用

肽类树状大分子是近年来发展起来的一类新型生物医用高分子材料,它除了具有普通树枝状分子的特征如规整性、高度支化、表面呈现高密度功能团、尺度为纳米级、单一分子量等之外,同时还具有类似蛋白一样的球状结构、优良的生物相容性、水溶性、耐蛋白酶水解、生物降解等独特的性能。肽类树状大分子的上述特点,使它在生物医学应用中显示出诱人的前景。系统论述了肽类树状大分子的合成方法、以及在疾病诊断与治疗等生物医学领域中的应用。如作为MRI(磁共振成像)分子探针、诊断试剂以及基因治疗试剂等。将造影官能团偶联到肽类树枝状分子上,即得肽类树枝状MRI分子探针,该类MRI分子探针具有优良的生物相容性,纳米级尺寸结构。含氨基的肽类树枝状分子与基因(DNA)复合成纳米尺寸的粒子,可有效进入细胞,将DNA转移到目标部位,达到基因转染的目的。

纳米生物材料的应用

纳米生物材料是纳米材料和生物材料交叉而成的一个全新领域。纳米尺度的特殊生物效应使得纳米生物材料具有广泛的应用前景。文章按照纳米材料技术在材料领域的最新应用和经典材料的分类方法，对纳米金属生物材料、纳米无机非金属生物材料、纳米高分子生物材料、纳米复合生物材料的研究现状及应用作了综述。

肽类树枝状大分子:自组装胶束及药物释放研究

本文以三代聚谷氨酸肽类树枝状分子(G3-Glu)为大分子引发剂,引发N-羧基-L-苯丙氨酸-环内酸酐(NCA-Phe)的开环聚合反应,制备聚谷氨酸树枝状大分子-聚苯丙氨酸嵌段共聚物.嵌段共聚物通过自组装形成以聚苯丙氨酸链段为核,聚谷氨酸树枝状大分子为壳的胶束.将抗肿瘤药物阿霉素负载到高分子胶束中,研究其药物释放性能及体外抗肿瘤效果.结果表明,共聚物胶束具有良好的生物相容性.载药胶束具有药物缓释效果,药物持续释放时间可达60h.载药胶束的体外抗肿瘤实验表明其对肝癌细胞HepG2具有很好的杀灭效果,共培养48h后对癌细胞的杀死率可高达75%.

仿病毒衣壳自组装体及其生物医学应用

仿病毒衣壳结构自组装体具有重要的基础研究和应用价值,是化学、材料、生物医学等多学科前沿交叉领域.本文从天然病毒衣壳的基本结构和特征出发,立足于从结构仿生到功能仿生的角度,综述了以天然病毒衣壳蛋白质和人工合成材料为组装基元构建仿病毒衣壳自组装体的策略,及其形态结构的调控和功能优化等.重点论述了近年来合成肽类分子在仿病毒衣壳自组装体结构和功能方面的进展.同时,就仿病毒衣壳自组装体在药物控释、基因传递等生物医学领域的应用也做了论述.

以磁纳米粒为核的pH敏感型聚谷氨酸树状分子药物载体

报道了一种新的肽类树枝状分子改性磁性纳米药物载体.以天然氨基酸L-谷氨酸为原料,通过收敛法合成了聚(L-谷氨酸)树状分子,将多巴胺配体键合到聚(L-谷氨酸)树状分子上,用核磁(1H-NMR)、质谱(MS)对合成出的树状分子配体进行了表征,然后通过配体交换对四氧化三铁磁纳米粒表面进行多功能化.以阿霉素为模型药物通过pH敏感的腙键与聚(L-谷氨酸)树状分子外围的官能团结合,将药物负载到磁纳米粒表面构建载药磁纳米粒.用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、傅立叶红外光谱(FTIR)、选区电子衍射(SEAD)对纳米药物载体的微观形貌和结构进行了表征,研究结果显示表面功能化后的磁纳米粒在水相中具有很好的分散性和稳定性.纳米载药粒的平均粒径为63 nm,载药量约为52.4 mg g-1.药物释放研究发现,载药粒具有良好的pH响应性,在pH=7.4时释放较慢,而在pH=5.0的微酸性环境释放较快.体外细胞实验结果表明,树状分子改性后的磁纳米粒细胞毒性较低,而载药纳米粒对HeLa细胞的增殖有明显抑制作用.这种pH敏感的聚(L-谷氨酸)树状分子改性磁纳米粒可作为载体用于药物传输系统.

生物可裂解树状大分子组装体与智能型基因传递系统

以精氨酸外围功能化、硫辛酸内核功能化的肽类树状大分子为组装基元,在亲疏水作用驱动下形成树状大分子组装体;并通过催化量二硫苏糖醇引发组装体内核的硫辛酸残基交联而获得纳米结构稳定、胞内氧化还原可裂解的智能型基因载体系统.双功能化肽类树状大分子具有精确可控的分子结构;在水溶液中组装、交联后,形成粒径约为72 nm、电位为+30.1 m V的树状大分子组装体.树状大分子组装体能够有效压缩和保护DNA,增强DNA对核酸酶的抵抗力,且具有氧化还原响应性、实现DNA的胞内定点可控释放.树状大分子组装体与DNA复合物(A/P=20)在有血清条件下对HEK 293、Hep G2和Hela 3种细胞系的转染效率均优于阳性对照组PEI(Mw=2.5×104,N/P=10,无血清)的转染效果.同时,该树状大分子组装体还具有良好的血清耐受性及生物相容性.