羧甲基壳聚糖基的脲酶纳米反应器的催化活性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

酶纳米反应器是一类具有仿生细胞结构及酶催化功能的纳米级酶封装系统。它是将酶包裹在某些拥有特定结构的纳米级聚合物内，其聚合物具有空心囊的结构，外层壳类似细胞膜，可允许某些小分子（如酶底物等）的自由穿透，并阻止了外界的活性大分子（如酶等）的内渗，而且也可防止内包裹的大分子（如酶和基因等）的外泄。酶纳米反应器这种类似于细胞酶代谢的功能使其在药物缓释、基因治疗和细胞培养等生物医学领域具有广泛的应用价值。鉴于脲酶能高度专一性地催化人体体内的尿素水解生成氨和二氧化碳，并能用于清除慢性肾衰竭病患者体内血液中过量的尿素，故构造脲酶纳米反应器可以起到模拟“人造肾”的作用，并评价该“人造肾”的体内外催化活性。

以脂质体和聚质体为基质构建的酶纳米反应器，前者缺乏稳定性，易发生酶的泄漏；后者因其双层膜中疏水链段形成的疏水层较厚，不利于亲水性小分子（如酶的底物）的渗透，需要在膜（或壳）中插入通道蛋白。空心构造的壳交联纳米凝胶囊是一类由亲水性聚合物交联网络构成的中空纳米球，其在水溶液中有更大的溶胀体积或直径。这种纳米球由于核内大分子链间不存在化学键，其核在流动性和密度方面有很大程度的可塑性，这显然有利于提高客体的负载量，并增强其扩散或渗透性。更有甚者，由于这类纳米球的壳交联形成了一层包裹着核的、膜一般的网络结构，这不仅赋予纳米球足够的稳定性，而且其交联程度还控制着客体的传输。壳交联纳米凝胶囊的这些特性导致其在许多领域，尤其是在药物控释领域显示出惊人潜力，其具有的交联的亲水网络赋予纳米球足够的稳定性，而且还赋予其良好的半透性，特别适合用作酶反应器。

目前，在国内外的研究中，对于壳交联纳米凝胶囊的制备及活性大分子酶的封装这两方面的问题，所提出的方法都还是存在一定的限制及难度，所以虽然壳交联纳米凝胶囊的研究已取得了很大进展，但发展能满足所有条件的纳米凝胶囊仍然面临挑战。壳聚糖是一种具有良好的生物相容性和生物可降解性的生物大分子材料，因此在医药、生化和生物医学工程等诸多领域备受关注，常用作药用载体材料。本文选用生物相容性和生物可降解性良好的羧甲基壳聚糖为基质，并且它还是一种良性聚电解质，其上的羧基可赋予羧甲基壳聚糖pH敏感性，是制备响应环境pH的酶纳米反应器的优良材料。

2. 研究的基本内容与方案

(1)目标：

以羧甲基壳聚糖为基质，制得仿生纳米凝胶囊，并实现组装囊的同时原位封装酶，获得封装脲酶的纳米凝胶囊即羧甲基壳聚糖基的脲酶纳米反应器。

(2)基本内容：

3. 研究计划与安排

第1–3周：了解课题背景，熟悉课题内容;

第4–5周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需相关资料。确定方案，完成开题报告。

第6周：准备实验材料；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李艳，张明侠，赵斌，张世民，阳明书，纳米反应器的的研究进展，高分子通报，2002，(1).

[2] 史静，任楠，张亚红，唐颐，微囊反应器研究进展，化学进展，2009,21(9)：1750-1756.

[3] 殷以华,肖智慧,程镕时.壳交联纳米粒sck的研究进展,高分子通报，2002，(5)：424-8.