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酶催化的原子转移自由基聚合(ATRPase)和金属配位交联方法成功制备出纳米人工多酶凝胶体系
常见的纳米酶大多数是金属化合物纳米颗粒,其催化活性主要是来自在纳米颗粒表面的金属离子。在自然界中,生物酶的特征表明活性位点和支持、稳定活性位点的网络环境对于高催化效率同样重要。通过调整活性位点的成分和环境可以实现高的活性和选择性。水凝胶是一类具有良好生物相容性的三维亲水网络材料,其结构可以有效地保护酶分子活性中心,同时提供更好的底物迁移微环境,从而实现有效的催化作用,载酶水凝胶材料已成为生物学研究中的热点。纳米凝胶为水凝胶的纳米粒子,具有类似于宏观水凝胶材料的亲水网络及类似流体的传输特性,其纳米的尺寸可以作为进一步体内生物应用的理想载体。在受限的纳米空间中实现修饰或组装以获得杂化纳米凝胶仍然存在挑战。应对这一挑战,同济大学化学科学与工程学院王启刚团队从仿生的角度出发,设计了一种酶催化的原子转移自由基聚合(ATRPase)和金属配位交联方法成功制备出纳米人工多酶凝胶体系。该体系具有模拟超氧化物歧化酶(SOD-like)和过氧化物酶(POD-like)特性,可以实现肿瘤微环境级联催化的响应成像。日前,相关研究成果以“Multienzyme‐Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP and Metal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging”为题,发表在国际著名学术期刊 Angewandte Chemie International Edition (《德国应用化学》) 上。同济大学化学科学与工程学院为该文的唯一通讯作者单位,硕士生齐美园为第一作者,王霞副教授和王启刚教授为共同通讯作者。 图1.(a)人工多酶凝胶体系的ATRPase及配位交联制备流程(b)模拟SOD和POD级联酶催化的肿瘤微环境响应的荧光成像机制。研究人员首先在纳米粒子表面修饰酶催化的原子转移自由基聚合的引发剂(-Br),以具有良好生物相容性的生物酶为催化剂,修饰有双键的赖氨酸(N-acryloyl-L-lysine)为聚合单体,在纳米粒子周围聚合制备得到聚赖氨酸高分子刷,最后通过亚铁配位交联,从而构建出具有多酶活性的人工多酶凝胶体系(如图1所示)。凝胶体系中高分散的Fe离子一方面作为凝胶网络的交联剂,同时作为模拟酶的活性中心。通过模拟SOD和POD酶,先将肿瘤部位高水平的O 2 •− 催化转化为H 2 O 2 ,进一步基于肿瘤部位提升的H 2 O 2 通过级联酶催化反应实现肿瘤微环境响应的安全、高效的肿瘤成像。该人工多酶凝胶体系类似自然的过氧化物酶催化机制不产生羟基自由基,具有低毒性和高生物安全性。同时,ATRPase方法和金属配位交联技术可进一步实现多种纳米材料体系的制备,用于药物输送和其他生物医学应用。该研究成果得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等经费支持以及中国科学院强磁场科学中心的技术支持。王启刚教授团队多年来一直致力于高分子凝胶固定酶技术及其生物诊疗应用,近5年累计以通讯作者在 Adv.Mater. ,  Nat. Commun. ,  Angew. Chem. Inter. Ed. 等期刊发表SCI论文50多篇。文献链接:https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002331  PDF:anie_202002331.pdf课题组网站:https://qgwang.tongji.edu.cn/
同济大学 2021-04-11
低熔点复合粉末制备
铁粉作为工业的主要原材料,广泛地应用在机械、冶金、化工、航空航天材料领域。铁基金属粉末作为粉末冶金工业的基础原材料,它的产量、品质决定着粉末冶金工业的发展。但铁粉也存在着一些缺点,如易腐蚀,耐氧化稳定性差,表面容易形成氧化层。用镍磷包覆铁粉可以取代镍、铁的混合粉末,降低生产成本,改善混合粉末的流动性、均质性(没有组成偏析)、抗氧化性、耐腐蚀性和耐磨性。本项目的目的是提供一种简单、易操作、成本较低的制备镍磷包覆铁粉的化学镀方法,制得的铁粉表面镍磷镀层均匀。该项目具有操作方便,包覆均匀,成本低廉等优势,发明的这种工艺同样可以应用于其他金属粉末,如银粉、铜粉。铁粉表面化学镀镍磷合金后,耐蚀、抗氧化性能大大提高。
华东理工大学 2021-04-11
复合型人工湿地
本项目折流湿地滤池+侧向潜流湿地床污水处理系统设计了全新的厌氧竖向 折流湿地和兼(好)氧侧向潜流湿地组合。其解决的关键技术体现在:湿地系统 中合理设置了自然复氧区、湿地床深度和内回流系统(在高浓度进水和低温时启 动),突破了现有人工湿地技术氧传递能力低的局限,达到系统内溶解氧的科学 分布,供氧效率是现有人工湿地的约4倍,显著提升了侧向潜流湿地床的溶解氧 水平;在无能耗下大幅提升了湿地系统内的微生物作用强度,极大地提高了氮及 有机物的去除效率;优化了湿地流态,提高了水力效率,解决了现有技术池容利 用率低的缺陷。
重庆大学 2021-04-11
稀土复合电热膜
电热膜是一种涂复在绝缘基体上,通电后能发热的薄层面状功能材料,是电热膜状功能材料的简称,按其成分一般分为有机膜,无机膜和金属膜,膜层厚度从几微米到几十微米不等,电热膜具有热效率高、传热面积大、使用寿命长、发热温度低、使用安全可靠等特点。南京工业大学稀土材料工程技术研究中心与俄罗斯有关科研机构进行了长期的合作,对电热膜的合成及应用有比较深入的研究,并就稀土复合电热膜在石油领域的应用进行了研究和探索,并得到国家、江苏省以及中石化华东石油分公司的大力支持,“膜状加热元件的合成”、“薄膜电加热输油管道的制造技术”分别被列入第六、第八届中俄总理会晤科技合作项目,2004年“稀土复合电热膜在输油管道中的技术研究”通过了江苏省科技厅的鉴定。稀土复合电热膜输油管获得实用新型专利,稀土复合电热膜输油管道在油田试用成功后,现已应用到新井的投产和老井输油管道的更新改造中,经实际测算,比原有管线节能20~30%,并且具有安装使用方便快速、投资省、运行安全平稳可靠、使用寿命长等优点。此外,稀土复合电热膜还可用于石油储罐、仪器仪表等的加热与保温,具有十分广阔的应用前景。可应用于建筑保温、家用电器等。本项目拥有自主知识产权。
南京工业大学 2021-04-13
铝基复合材料
金属基复合材料问世不足三年,但由于其制备工艺简单,价格便宜,具有高比强、高比刚及高耐磨性等优良性能,在国外已广泛用于航空、航天、汽车、军工等领域。我校于80年代开始进行铝基复合材料的制备、性能及应用研究,已获得许多重要成果,现已可用稳定工艺制备管材、棒材及形状较为复杂的零部件,如汽车连杆、汽缸套、油田抽油机缸套、汽车摩擦片、皮带轮等机器构件,还可用于开发各
西安交通大学 2021-01-12
模具表面复合镀层工艺
研发阶段/n内容简介:本技术确定了获得优良复合镀层性能的最佳电刷镀工艺;研究了三种微米粒子(SiO2、WC、Al2O3)的浓度对弥散复合效果的影响规律;研究了复合镀层的表面形貌和力学性能;探讨了复合镀层的耐磨机理。通过在普通Ni基镀层中加入高硬度微米粒子来获得高硬度高耐磨性复合镀层的技术,可以广泛应用于各种模具的表面强化,也可用于机械零件磨损部位的修复。
湖北工业大学 2021-01-12
金属圆管爆炸复合技术
成果创新点 主要技术创新路径:申请人依据经典爆炸复合理论, 利用水下爆炸手段研发了多金属管水下爆炸复合技术。利 用水作为传压介质和约束材料,将水下爆炸产生的冲击波 和气泡脉动能量渐变加载于覆管(内管),使覆管发生塑性 变形同时基管产生弹性变形来实现管坯的复合相结合。 关键技术指标:基复管精确定位、爆炸参数的合理选 择以及金属爆炸索的制备。 核心解决问题、核心优势等: 1) 降
中国科学技术大学 2021-04-14
金属圆管爆炸复合技术
主要技术创新路径:申请人依据经典爆炸复合理论,利用水下爆炸手段研发了多金属管水下爆炸复合技术。利用水作为传压介质和约束材料,将水下爆炸产生的冲击波和气泡脉动能量渐变加载于覆管(内管),使覆管发生塑性变形同时基管产生弹性变形来实现管坯的复合相结合。 关键技术指标:基复管精确定位、爆炸参数的合理选择以及金属爆炸索的制备。 核心解决问题、核心优势等: 1) 降压:能够降低炸药爆轰的初始压力,削弱其对管材的损伤; 2)延时:利用爆炸产生的冲击波和水体动能作用于覆管,延长爆炸能量作用时间; 3)降温降烟:水的比热容很高,该方法既能够有效降低爆轰产物作用于管材的温度,保护管材,又能够有效降低爆炸后的炮烟,有利于现场操作
中国科学技术大学 2023-05-16
复合精氨酸包被制剂
复合精氨酸包被制剂可通过提供乳腺分泌乳蛋白所需的理想的氨基酸组成以促进氨基酸的利用效率和乳蛋白的分泌;同时添加了适量的具有促进乳腺腺泡发育、泌乳功能和促进机体免疫性能的精氨酸,从而起到促进泌乳奶牛乳腺发育、 乳蛋白分泌的作用。另外,采用棕榈酸和硬脂酸混合脂肪酸进行包被氨基酸复合制剂,通过奶牛瘤胃和在小肠降解的效率高,可使到达乳腺的氨基酸基本达到乳蛋白的理想模式,以供奶牛泌乳使用,从而提高泌乳奶牛的泌乳性能、乳品质,及其免疫性能。
扬州大学 2021-04-14
木/塑复合材料
本项目是以木粉(竹屑、秸杆、稻糠粉、果壳等)农林业植物纤维素和热塑性塑料以及废旧热塑性塑料为主要原材料,加入表面处理剂、改性剂、润滑剂、发泡剂等等助剂,通过高温、高压挤出或压制成型的复合材料。本项目产品无毒无味,使用后可完全再生利用,是一种新型“绿色”环保产品。该产品具有比强度高、密度低、阻燃、不变形、不霉蛀、耐老化、抗腐蚀、耐酸碱、不吸潮、无污染、可回收和易二次加工等特点。本产品具有比木材、竹材更优异的性能,价格低廉,完全可以代替木材和竹材,甚至
四川大学 2021-04-14
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