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酶启动和调控自组装超分子水凝胶-生命的化学
《生命的化学》2011 年31 卷4 期 ●技术与方法 · 587 · CHEMISTRY OF LIFE 2011，31(4) 文章编号: 1000-1336(2011)04-0587-05 酶启动和调控自组装超分子水凝胶 张 琦 张耀东 陕西师范大学化学与材料科学学院应用表面与胶体化学教育部重点实验室，西安710062 摘要：超分子间的弱相互作用使自组装超分子水凝胶的结构比较容易改变。用酶启动和调控超分子水凝胶的自组装不仅能在原 位上对超分子水凝胶结构进行调整和控制，而且具有很好的生物选择性，有望制造出生物医学上所需要的材料，并能够控制 生物体系中一些重要的生物过程。本文对酶启动和调控自组装超分子水凝胶的两类过程进行了总结，并以磷酸酯酶、 内酰胺 β- 酶、嗜热菌蛋白酶、脂肪酶、基质金属蛋白酶和磷酸酯酶激酶等酶为例，综述了如何设计和使用酶来启动和调控小分子的自组 / 装超分子水凝胶。 关键词：酶；自组装；水凝胶基元；水凝胶 中图分类号：Q55 超分子化学是关于分子间相互作用和分子聚集 通过诱发剂来启动自组装形成水凝胶的方法， 体的化学。自诺贝尔奖获得者J-M Lehn提出超分子概 大体上可以分为两种：第一种是通过调整整个环境 念后，超分子化学经过 多年的发展，形成了自己 20 状况，如改变 或温度，降低水凝胶基元的溶解度 pH 的一些独特概念和体系。某些有机小分子在水中能 使之形成过饱和溶液从而启动自组装；第二种是通 自发地形成高级有序的分子纳米纤维结构，进而聚 过对不能进行自组装的前驱体加以局部的刺激，如 集成水凝胶，这种水凝胶被称为 超分子水凝胶(su- [5] [6] “ 光 或酶 的催化，使之转变成能够自组装的结构单 pramolecular hydrogel) ”，而那些有机小分子则被称为 元，从而启动自组装。其中第二种体系所处的环境 超分子水凝胶基元(supramolecular hydrogelator) [1,2] 。 “ ” 在不断地发生变化，这有利于更好地控制自组装过 超分子水凝胶对于 、温度、离子强度等外部的刺 pH 程及其动力学，而且在人体的不同组织，器官中酶 激能快速的做出响应。这些性质使超分子水凝胶在 的分布和种类不同，同时反应条件温和。因此，用 生物传感器、控制药物释放、三维细胞培养、组织 酶启动的小分子自组装不仅具有很好的生物选择性 工程以及软材料等研究领域具有潜在的应用价值。 而且能在原位上对纳米结构进行调整和控制，从而 超分子水凝胶基元具有共同的特性，如两亲性和超 [7] 制造出生物医学上所需要的材料 。此
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