成果简介：单葡糖醛酸基甘草次酸（GAMG）和甘草次酸（GA）是甘草酸的两 种改性衍生物，具有比甘草酸更优良的抗炎症、抗过敏、抗病毒、抗肿瘤等功效，在医药、化妆品行业具有广泛应用。此外，GAMG 还是一种高甜度（其 甜度是蔗糖的 1000 多倍）、低热量的天然功能性甜味剂。由于化学改性法键 选择性低，很难将甘草酸定向转化为 GAMG 或 GA，且化学法对生产设备要

项目研究内容： 传统塑料降解性能和生物相容性差，使用后由于不能 生物降解照成严重的 “白色污染 ”。本项目利用自制的低聚乳酸（ OLA ）与 现有的芳香族聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯（ PET）以及第二组分聚乙二醇 进行反应性共混， 得到可生物降解脂肪 /芳香共聚酯； 通过对原料、 投料比 以及反应条件的选择，使力学性能、生物降解性以及生产成本最优，成膜 透明性能很好。 技术特点 ：与同类普通

本发明提供一种苯甲酸酯类衍生物，通过化学方法合成一系列苯甲酸酯衍生物，包括酯类化合物、(硫)醚类化合物和酰胺类化合物，合成的化合物大部分具有新的化学结构，并通过体外细胞活性实验证实所合成的苯甲酸酯衍生物有很显著的类似神经生长因子NGF的活性，体内动物实验证实合成的新化合物2，3-二羟基苯甲酸十四脂具有增强老年小鼠记忆的效果，因此苯甲酸酯类衍生物可在制备预防及治疗老年痴呆症神经退行性疾病药物中应用，尤其是在制备治疗阿尔茨海默症(AD)等神经退行性疾病药物中的应用。本发明开拓了苯甲酸酯衍生物新的药物用途，制备方法合理，操作简便。为预防及治疗老年痴呆症等神经退行性疾病提供新的治疗药物。

以生物基原料生产环境友好的化工产品是人类实现可持续发展的必由之路， 生物基涂层材料的研究已经成为全球涂料科学技术领域的研究前沿。传统的生物基光固化树脂玻璃化转变温度偏低，力学性能较差，影响了其应用推广。团队围绕如何制备兼顾生物基含量与综合性能的生物基光固化树脂开展研究，通过化学结构的设计，在提升生物基光固化树脂性能的同时保证了其较高的生物基含量。目前团队所研发的生物基光固化树脂具有较高的生物基含量和双键转换率，其固化膜的热稳定性及硬度、弹性模量、抗冲击性等性能与常用商业石油基光固化树脂相当，产业化前景广阔。 

本项目旨在发掘天然植物中具有美白、抗皱、保湿、杀菌及防腐等天然活性成分，开发其提取、纯化技术。 另一方面，本项目组与江南大学生物工程学 院合作，利用发酵法制备具有美白、抗衰老、抗皱、保湿等功效的发酵产物，产品分为直接发酵产物和植物发酵后的提取物。在活性成分先进制备基础上，根据美白、抗衰老、抗皱、防晒、抗污染等理论，对天然活性原料进行协同复配，形成多靶点、多动能集成功效原料组合，并建立化学方法、生物化学方法（细胞水平、动物实验）到人体实验的完整功效评价技术平台，打通从天然原料到实际配方应用的通路。

精氨酸脱亚胺酶（Arginine deiminase）简称 ADI，它能将精氨酸水解，生产瓜氨酸和氨，是生物体中参与尿素循环而起作用的酶。基于这个反应机理，目前精氨酸脱亚氨酶一方面可用于功能性氨基酸 L-瓜氨酸的生物制备；另一方面可作为药物用于癌症诸如肝细胞癌、黑色素细胞癌、肾癌等以及一些病毒感染的 治疗。 瓜氨酸是一种非蛋白质氨基酸，具有抗衰老、增强免疫力、提高运动员力量与耐力、增加创伤愈合和改善微循环等功能。本项目通过菌种筛选获得一株高产精氨酸脱亚酶的粪肠球菌菌株，通过分子改造，获得适合人体生理条件的精氨酶脱亚酶，可用于医药；利用粪肠球菌来源的精氨酸脱亚氨酶可用于瓜氨酸的生物制备，瓜氨酸产量可达到 250g/L 以上，底物精氨酸的摩尔转化率 100%。 创新要点 成功开发了具有自主知识产权的精氨酸脱亚胺酶生产菌株及瓜氨酸制备工艺，达到或超过国际先进水平。

精氨酸脱亚胺酶（Arginine deiminase）简称 ADI，它能将精氨酸水解，生产瓜氨酸和氨，是生物体中参与尿素循环而起作用的酶。基于这个反应机理，目前精氨酸脱亚氨酶一方面可用于功能性氨基酸 L-瓜氨酸的生物制备；另一方面可作为药物用于癌症诸如肝细胞癌、黑色素细胞癌、肾癌等以及一些病毒感染的治疗。 瓜氨酸是一种非蛋白质氨基酸，具有抗衰老、增强免疫力、提高运动员力量与耐力、增加创伤愈合和改善微循环等功能。 本项目通过菌种筛选获得一株高产精氨酸脱亚酶的粪肠球菌菌株，通过分子 改造，获得适合人体生理条件的精氨酶脱亚酶，可用于医药；利用粪肠球菌来源的精氨酸脱亚氨酶可用于瓜氨酸的生物制备，瓜氨酸产量可达到 250g/L 以上，底物精氨酸的摩尔转化率 100%。 

《美国国家科学院院刊》（ PNAS）在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算，系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础，及其在纤维化发展蔓延过程中的作用，为细胞间力学信号介导的成纤维细胞（FB）-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据，并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”（Paratensile signaling）。组织器官在受到损伤之后，会发生损伤修复，诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施，慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化，诱发器官衰竭。有研究表明，在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关，包括此次新冠肺炎，会伴有肺部纤维化，重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭，肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因，在组织器官受到损伤或病毒感染之后，组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”（paracrine factors），例如TGF-b，PDGF等诱导，激活分化成为肌成纤维细胞MF，并分泌大量的细胞因子及细胞外基质，造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化，进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号，部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变，也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性，比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年，杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现，在肝脏纤维化早期，肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞，导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止，纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守，以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程，一、力学信号的产生；二、力学信号在细胞外基质传递；三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上，通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果，显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为，团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台，利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织（肝脏、心脏和皮肤）的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式，即旁张力信号作用机制的三个过程：力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应；研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应，并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象，团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法（Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL），利用该数学模型可重现体外实验结果，包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活，同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上，进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统，分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展（ fibrotic foci expansion）模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型，并结合数学仿真，发现在纤维化组织和正常组织交界面（border zone）存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯，导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束，能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样，阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延，证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用（图2）。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外（A）和数学模拟（B）仿生模型中，在未干预的情况下，纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号，纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中（C），在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延，但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑，纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据，“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充（见视频），为纤维化病理研究提供了新视角，为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者，杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君，在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0

本发明公开了一种富含半乳甘露聚糖的可溶性膳食纤维及其制备方法，所述半乳甘露寡糖的质量百分比为20％～30％。本发明提供的β‑甘露聚糖酶稳定性好，比酶活力高，在食品、饲料等行业中具有很大的应用价值；本发明提供的制备方法的水解率及半乳甘露聚糖转化率高、产物易于分离、最终产品的重均分子量约为24800Da；利用本发明提供的制备方法可以生产含半乳甘露寡糖的可溶性膳食纤维糖浆和糖粉两种产品，且产品收率高，其收率分别为74.2％和72.8％。

本发明公开了一种聚丙烯腈接枝石墨烯宏观纤维的制备方法。方法为：加入1重量份的石墨烯或氧化石墨烯，10~1000重量份的溶剂，10~1000重量份的丙烯腈单体，氮气保护下加入0.01~10重量份的引发剂，加热到50~95℃，反应1~60小时，经沉淀，离心，洗涤，干燥，得到聚丙烯腈接枝的石墨烯。将聚丙烯腈接枝的石墨烯分散于极性有机溶剂中，制成质量浓度为1~20%的纺丝液溶胶，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出，进入凝固液，凝固后的初级纤维在拉力下收集，干燥后获得聚丙烯腈接枝石墨烯的宏观纤维。本发明方法简便、工艺简单、可规模化生产，所获得的石墨烯纤维表现出优异的强度、韧性、模量和导电性，可作为高强度纤维应用于许多工业领域。