[發(fā)明專利]多腔室微體系及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010565131.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN111686663B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉劍波;陳玉鳳;王柯敏;袁敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J13/10
• 分類號(hào): B01J13/10;C12N11/10;C12N11/087;C12N11/082;C12N11/04
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本發(fā)明公開了一種多腔室微體系及其制備方法和應(yīng)用，多腔室微體系包括帶正電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)1、帶負(fù)電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)2、帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3和帶正電荷的弱聚電解質(zhì)4；帶正電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)1與帶負(fù)電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)2通過靜電作用形成帶正電荷的內(nèi)核腔室；帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3通過靜電作用吸附在帶正電荷的內(nèi)核腔室表面，帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3與帶正電荷的弱聚電解質(zhì)4在內(nèi)核腔室表面形成包裹內(nèi)核腔室的外殼腔室。本發(fā)明的多腔室微體系具有高粘度，低擴(kuò)散系數(shù)的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的時(shí)空有序性及不相容的反應(yīng)共存。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多腔室微體系及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，基于多腔室微體系(子室位于較大的微室中)已引起人們的廣泛關(guān)注。多腔室結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)體系中執(zhí)行不同的生化反應(yīng)，就像在活細(xì)胞系統(tǒng)中一樣，這不僅可以實(shí)現(xiàn)生物分子在不同域中位置的可控組裝和空間分離，而且還可以實(shí)現(xiàn)不相容的成分共存或反應(yīng)在不同的腔室內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。目前，構(gòu)建多腔室體系模型主要是利用聚合物，囊泡，凝聚層等物質(zhì)作為內(nèi)腔室封裝在外部的結(jié)構(gòu)中，從而形成多腔室體系，包括囊泡-囊泡，脂質(zhì)體，聚合物-聚合物，聚合物-水凝膠和凝聚體-聚合物等微體系結(jié)構(gòu)。然而，形成上述多腔室體系多依賴于有機(jī)溶劑，容易影響生物酶的活性；同時(shí)，上述結(jié)構(gòu)的制備還存在耗時(shí)較長(zhǎng)、封裝效率差的缺陷(Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,1-7)。因此，發(fā)展一種快速、綠色的合成多腔室核殼結(jié)構(gòu)的方法是極其關(guān)鍵的。

由靜電作用力作為關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力的液液相分離產(chǎn)生凝聚體在眾多細(xì)胞活動(dòng)事件中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。由于凝聚體顆粒特有的物理化學(xué)性質(zhì)，它對(duì)酶/底物分子的專一性富集，顯著提高局部酶/底物分子的濃度，提升催化效率。目前，采用聚電解質(zhì)層層自組裝構(gòu)建多腔室核殼結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)空有序性，促進(jìn)腔室內(nèi)有效的發(fā)生不相容的級(jí)聯(lián)反應(yīng)相關(guān)的研究還十分少見。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多腔室微體系及其制備方法和應(yīng)用。多腔室微體系可達(dá)到屏蔽顆粒外的分子，保護(hù)液滴內(nèi)分子的目的，能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的時(shí)空有序性，促使不相容的級(jí)聯(lián)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。其制備方法具有耗時(shí)短、合成條件溫和以及不影響生物分子的功能等優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于時(shí)空有序性的反應(yīng)體系和不相容的反應(yīng)體系中。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多腔室微體系，所述多腔室微體系包括帶正電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)1、所述帶負(fù)電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)2、帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3和帶正電荷的弱聚電解質(zhì)4；

當(dāng)帶正電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)1與帶負(fù)電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)2的質(zhì)量比為0.55～1.1﹕1時(shí)，帶正電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)1與帶負(fù)電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)2通過靜電作用形成帶正電荷的內(nèi)核腔室；帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3通過靜電作用吸附在帶正電荷的內(nèi)核腔室表面，當(dāng)帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3與帶正電荷的弱聚電解質(zhì)4的質(zhì)量比為1～6﹕1時(shí)，帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3與帶正電荷的弱聚電解質(zhì)4在內(nèi)核腔室表面形成包裹內(nèi)核腔室的外殼腔室。

上述的多腔室微體系，進(jìn)一步的，所述帶正電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)1為PDDA時(shí)；所述帶負(fù)電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)2為長(zhǎng)鏈DNA或PAA。

上述的多腔室微體系，進(jìn)一步的，所述帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3為CM-dextran時(shí)；所述帶正電荷的弱聚電解質(zhì)4為DEAE-dextran。

上述的多腔室微體系，進(jìn)一步的，所述帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3為羧甲基化直鏈淀粉時(shí)；所述帶正電荷的弱聚電解質(zhì)4為季銨化直鏈淀粉。

基于一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種上述的多腔室微體系的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

SA-1、將帶正電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)1與帶負(fù)電荷的強(qiáng)聚電解質(zhì)2混合，孵育，得到帶正電荷的內(nèi)核顆粒A₁；

SA-2、在所述帶正電荷的內(nèi)核顆粒A₁中加入帶負(fù)電荷的弱聚電解質(zhì)3，孵育，得到帶負(fù)電的聚合物顆粒A₂；