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第一部分 基于DNA的纳米材料3

1 自组装DNA纳米管3

1.1 引言3

1.2 由DX基元自组装形成的DNA纳米管4

1.3　DAE-E DX基元构成的纳米管4

1.4　DAE-O DX基元纳米管9

1.5　TX基元纳米管10

1.6　4×4基元纳米管14

1.7　6HB基元纳米管16

1.8　应用17

1.9　总结与展望18

参考文献19

2　核酸纳米粒22

2.1 引言22

2.2　治疗用DNA的化学性质和物理性质24

2.3　核酸纳米粒的制备：合成和表征25

2.3.1　原理25

2.3.2　表面活性剂的合成、表征和优化29

2.3.3 表面活性剂-DNA复合物的结构32

2.3.4　表面活性剂-DNA复合物稳定性的量化33

2.4　用于细胞识别与内吞的DNA功能化34

2.4.1　功能化的策略34

2.4.2　嵌入35

2.4.3　与寡脱氧核糖核苷酸形成三螺旋结构36

2.4.4　肽核酸37

2.4.5　DNA与融合蛋白的相互作用38

2.4.6 结合DNA小沟的试剂39

2.5　DNA纳米粒：细胞识别和内化功能的复合39

2.5.1　制备包被有保护性外壳和细胞内吞元素的纳米粒39

2.5.2 生物医学应用：叶酸-PEG包被的纳米粒的细胞靶向和内吞特性41

2.6　总结42

参考文献43

3　脂质体-核酸复合物47

3.1 引言47

3.2　DNA脂质体复合物47

3.2.1　组成47

3.2.2　纳米结构和微结构49

3.2.3　脂质体的转染效率53

3.3　ODN／阳离子脂质体复合物56

3.4　siRNA／阳离子脂质体复合物57

参考文献58

4　用于基因治疗的DNA-壳聚糖纳米粒：目前的状况和发展趋势64

4.1 引言64

4.2　壳聚糖作为基因治疗载体64

4.2.1　壳聚糖化学64

4.2.2　壳聚糖修饰的一般方法66

4.2.3　壳聚糖-DNA相互作用：未修饰壳聚糖的转染效率69

4.3　壳聚糖的修饰：提高基因转染效率的策略73

4.3.1　电荷密度、溶解度和乙酰化程度的影响73

4.3.2　改善纳米粒的理化特性：溶解性、聚集性和网状内皮系统的吞噬74

4.3.3 由细胞表面受体介导的靶向75

4.3.4　疏水性修饰：保护DNA并增强细胞内化77

4.4　壳聚糖纳米粒的制备方法78

4.4.1　复合凝聚法78

4.4.2　交联法79

4.5　负载DNA的壳聚糖纳米和微米粒83

4.6　DNA释放及释放动力学85

4.7　壳聚糖-DNA复合物效率的评价86

4.8　壳聚糖-DNA在基因治疗中的潜在应用88

4.9　总结89

参考文献89

第二部分 基于蛋白质和多肽的纳米材料89

5　基于植物蛋白的纳米粒109

5.1 引言109

5.2　植物蛋白概述109

5.2.1　豌豆种子蛋白110

5.2.2　小麦蛋白111

5.3　蛋白纳米粒的制备111

5.3.1　豆球蛋白和豌豆球蛋白纳米粒的制备112

5.3.2　麸朊蛋白纳米粒的制备113

5.4　植物蛋白纳米粒的药物包裹114

5.4.1　麸朊蛋白包裹的维生素A114

5.4.2　麸朊蛋白包裹的维生素E115

5.4.3　亲脂性、亲水性或两亲性药物的包裹116

5.5　结合配基的麸朊蛋白纳米粒的制备117

5.6　麸朊蛋白纳米粒的生物黏附性118

5.6.1 胃肠道黏膜的体外研究119

5.6.2　实验动物的活体研究120

5.7　展望123

5.7.1　粒径优化123

5.7.2　动物免疫123

5.8　总结124

参考文献125

6　肽纳米粒132

6.1 引言132

6.2　制备纳米粒的原材料133

6.3　制备方法134

6.3.1　乳化法制备纳米粒134

6.3.2　凝聚法制备纳米粒138

6.4　肽纳米粒基本性质鉴定技术142

6.5　载药纳米粒的靶向研究144

6.5.1　被动靶向载药微粒系统144

6.5.2　主动药物靶向的微粒系统145

6.5.3　蛋白纳米粒的表面修饰145

6.5.4　不同亲水性化合物的表面修饰145

6.5.5　聚乙二醇衍生物进行的表面修饰145

6.5.6　药物靶向的配体表面修饰146

6.5.7　不同的表面修饰策略148

6.6　在药物载体和诊断中的应用149

6.6.1　蛋白质纳米粒在基因治疗中的应用149

6.6.2　非肠胃应用途径151

6.6.3　蛋白质纳米粒的局部应用152

6.6.4　蛋白质纳米粒口服给药的应用153

6.7　蛋白微球的免疫反应153

6.8　总结154

参考文献154

7 白蛋白纳米粒164

7.1 引言164

7.2　血清白蛋白164

7.3 白蛋白纳米粒的制备166

7.3.1　“传统”白蛋白纳米粒166

7.3.2 白蛋白纳米粒的表面修饰170

7.3.3 白蛋白纳米粒中药物的包载171

7.4 白蛋白纳米粒的生物分布172

7.5　药学应用173

7.5.1　作为诊断用途的白蛋白纳米粒173

7.5.2 白蛋白纳米粒作为寡核苷酸和DNA的载体174

7.5.3 白蛋白纳米粒在癌症治疗中的作用176

7.5.4　磁性白蛋白纳米粒179

7.5.5 白蛋白纳米粒作为眼部药物的递运179

7.6　总结181

参考文献182

8　作为天然自组装系统的S层蛋白的纳米级模式195

8.1　简介195

8.2　S层蛋白的特性195

8.2.1　结构、分离、自组装和重结晶195

8.2.2　化学和分子生物学196

8.2.3　S层蛋白属于糖结合蛋白198

8.3　S层蛋白的纳米结构模式199

8.3.1　S层蛋白纳米结构的特点199

8.3.2　用化学的方法进行功能固化200

8.3.3　用遗传学方法形成201

8.4　S层蛋白再组装的空间控制212

8.5　S层蛋白作为形成规则纳米粒的模板213

8.5.1　分子和纳米粒同功能区的结合213

8.5.2　基于S层蛋白的纳米粒的体内合成214

8.6　总结和展望215

参考文献215

第三部分　重要药用纳米材料227

9　药物纳米粒的制备方法227

9.1 简介227

9.2　药物纳米粒的结构229

9.3　热力学方法229

9.3.1　基于脂质的药物纳米粒229

9.3.2　什么是脂质？230

9.3.3　具有平面和弯曲界面的水合脂质的液晶相231

9.3.4　水包油型脂肪乳232

9.3.5　脂质体232

9.3.6　立方晶体和六角晶体233

9.3.7　其他脂质药物纳米粒233

9.4　机械法235

9.4.1　加工类型235

9.4.2　湿法粉碎的特点235

9.4.3　纳米分散体悬液的干燥237

9.5　SCF法239

9.5.1　SCF的特点239

9.5.2　SCF方法中颗粒成型流程的分类240

9.5.3　RESS240

9.5.4　SAS241

9.5.5　SEDS242

9.6　静电法242

9.6.1　电势和界面243

9.6.2　静电喷射245

参考文献246

10　定位药物输送的功能性固体脂质纳米粒的制备254

10.1　简介254

10.2　差异吸附的概念255

10.3　SLN的制备258

10.4　功能化表面修饰260

10.5　总结263

参考文献263

11　用于肿瘤诊断和治疗的生物相容性纳米粒系统269

11.1　简介269

11.2　纳米粒系统及其构成成分269

11.2.1　树枝状聚合物270

11.2.2 巴基球和巴基管272

11.2.3　量子点273

11.2.4　聚合物胶束274

11.2.5　脂质体274

11.3　生物降解纳米粒275

11.4　可生物降解的感光纳米粒277

11.4.1　感光纳米粒作为肿瘤诊断的潜在技术277

11.4.2　感光纳米粒作为肿瘤治疗的潜在技术278

11.5　光学成像和PDT279

11.5.1　光学成像279

11.5.2　PDT281

11.5.3　ICG：一种理想的用于肿瘤诊断和治疗的光敏剂283

11.6 包载ICG的PLGA纳米粒输送系统288

11.6.1 包载ICG的PLGA纳米粒输送系统的基本原理288

11.6.2 ICG水溶液和ICG纳米粒的体内药代动力学性质294

11.7　结语和展望296

参考文献297

12　纳米粒透过生物膜310

12.1　简介310

12.2　细胞膜311

12.2.1　生物膜的功能312

12.2.2　生物膜的动力学和热力学性质312

12.3　药物透过生物膜的困难313

12.3.1　透过皮肤313

12.3.2　透过血脑屏障316

12.3.3　消化道屏障318

12.4　纳米粒给药319

12.4.1　皮肤320

12.4.2　固体脂质纳米粒的经皮转运321

12.4.3　聚合物纳米粒的经皮转运323

12.4.4　抗癫痫纳米粒药物的皮下给药323

12.4.5　抗癌纳米粒药物的给药324

12.4.6　无生物降解性的聚合物组成的纳米纤维326

12.5 纳米粒透过BBB327

12.5.1　多肽透过BBB328

12.5.2　可生物降解的聚合物类纳米粒载体透过BBB329

12.5.3　纳米粒基因载体透过BBB329

12.5.4　纳米粒药物载体透过BBB的机制330

12.5.5　硫胺包被的纳米粒载体透过BBB330

12.5.6　纳米粒光学性质和活细胞成像331

12.6　纳米粒的口服给药333

12.6.1　植物凝集素修饰纳米粒的口服给药334

12.6.2　多肽纳米粒的口服给药334

12.6.3 聚合物类多肽纳米粒的口服给药334

12.6.4　淋巴靶向的纳米粒口服给药335

12.6.5　纳米悬浮液的口服给药336

12.6.6　纳米粒口服用药后的黏膜黏附性337

12.6.7　蛋白质纳米粒的口服给药337

参考文献338