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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
一种具备三维多孔结构的纳米二氧化钛-石墨烯复合材料制备方法及其产品
本发明公开了一种用于制备纳米二氧化钛-石墨烯复合材料的方法,包括:(a)向浓度为1-4mg/mL的氧化石墨烯溶液中加入二氧化钛纳米颗粒,其中氧化石墨烯与二氧化钛之间的重量比控制为10:1~1:10,并获得分散液;(b)将所获得的分散液置入反应釜中,在120-200℃的条件下执行水热反应2-12小时,然后经过冷冻干燥处理即得到具备三维多孔结构的纳米二氧化钛-石墨烯复合材料产品。本发明还公开了相应的复合材料产品及其特定用途。通过本发明,能够以简单、易于操作并适合大规模生产的方式来制备纳米二氧化钛-石墨烯复合材料产品,且其所制得的产品具备比表面积大的三维多孔结构,并尤其适用于制作超级电容器或用于执行环境污染处理。
华中科技大学 2021-01-12
一种可选择性分离富集巯基化合物的复合纳米纤维材料及其制备方法与应用方法
本发明公开一种可选择性分离富集巯基化合物的复合纳米纤维材料及其制备方法与应用方法,该复合纳米纤维材料为以高分子聚合物纤维为芯层,以纳米金属颗粒为皮层的纳米金属颗粒功能化纳米纤维,由金属化合物、高分子聚合物和溶剂制成,以溶剂体积计,金属化合物加入量为0.5mol/L、高分子聚合物加入量为10~15g/100ml;其制备方法为:将高分子聚合物加入溶剂中,待其溶解后,加入金属化合物、混匀,将溶液置于室温下持续搅拌,得到高分子聚合物/金属盐前驱体溶液;将前驱体溶液静电纺丝制成高分子聚合物/金属离子复合纳米纤维,再经原位还原得到纳米金属颗粒功能化纳米纤维,其对巯基化合物有选择性吸附作用,可在巯基化合物的提取、制备、检测方面广泛应用。
东南大学 2021-04-11
希沃魏振水:夯实高等教育的教学“新基建”,推动高校信息化教育发展
我国正处于“两个一百年”奋斗目标的历史交汇期,对高等教育和创新创造的需求比以往任何时候都更加迫切。在国家“新基建”的带动和高校科研投入的大力增长下,我国高校在物联网、云计算、大数据、虚拟现实、智慧校园和信息安全等信息化领域正加快“智慧升级”的步伐,同时也加速了先进实验设备与仪器的更替,以提升教学效果,推进教育高质量发展。
慧聪教育网 2021-06-11
关于进一步加快省属高校院所专业化技术转移机构建设的通知
省属高校、院所专业化技术转移机构建设是山东科技大市场建设的重要组成部分。为贯彻落实《中华人民共和国促进科技成果转化法》《国家技术转移体系建设方案》等有关要求,全面提升高校、院所科技成果转移转化能力,现将进一步加快省属高校、院所专业化技术转移机构建设有关事项通知。
山东省科学技术厅 2022-10-26
关于2023年江西省重大科技成果熟化与工程化研究项目拟立项公示
根据《江西省科技厅省级科技项目遴选细则》(赣科发计字〔2022〕89号)和《江西省重大科技成果熟化与工程化研究项目组织立项工作方案》要求,经项目征集受理、现场考察、专家论证以及厅党组会审议等工作环节,形成了拟推荐立项项目清单,现予以公示(详见附件)。
江西省科技厅 2023-07-05
“挖掘机核心液压元件关键技术与产业化”科技成果顺利通过鉴定
2020年11月29日,中国机械工业联合会在杭州市组织召开了由浙江大学、江苏恒立液压股份有限公司、江苏恒立液压科技有限公司共同完成的“挖掘机核心液压元件关键技术与产业化”科技成果鉴定会。会议邀请了7位专家组成鉴定委员会,天津工业大学夏长亮院士担任鉴定委员会主任委员,南车株洲电力机车研究所有限公司丁荣军院士担任副主任委员,华中科技大学丁汉院士、邵新宇院士、上海交通大学李仁涵教授、中国生产力促进中心协会蔡文沁研究员、三一重机有限公司曹东辉研究员级高级工程师担任委员。会议由中国机械工业联合会马敬坤处长主持,浙江大学机械工程学院院长杨华勇院士到会致辞。 鉴定委员会听取了项目负责人徐兵教授的汇报,审查了相关技术资料。经质询和讨论,鉴定委员会认为,该成果技术难度大,创新性强,总体技术达到国际先进水平,在柱塞泵/马达高承载与低噪音设计、内高压复杂薄壁结构均质化精密铸造工艺、液压系统高效匹配控制技术等方面达到国际领先水平,同意通过鉴定。
浙江大学 2021-02-01
污水处理厂智能化控制系统和成套传感器研究转化示范
本项目以污水处理厂存在能源消耗高,二次污染等问题,针对污水体量庞大,复杂多变量,多相体系的数据信息滞后,强耦合,非线性等问题,采取学科交叉方式与物理学院、智能学院合作开发新型水质传感器,开发信息处理系统,多变量耦合神经网络系统,深度学习和算法,构建污水处理智能控制关键技术,仪器和设备。为污水厂的智能节能减排创造提供技术支持。
南开大学 2021-02-01
基于SLIP模型的四足仿生机器人Galloping步态高速运动归约化控制方法研究
四足机器人具有良好的运动灵活性和环境适应性,是机器人研究领域的热点。随着研究的深入和对机器人运动性能需求的提高,四足机器人研究领域分化出以高速运动为目标的研究分支。生物学研究显示,跳跃步态是四足动物典型的高速对称步态,且多种动物在高速速度中存在脊柱大幅地参与运动,而相应的脊柱型四足机器人的理论及运动控制研究却鲜见报道。当前研究大多孤立了脊柱环节,鲜有整机的建模研究以及运动控制方法研究。在该方向的研究势必推动仿生工程和机器人运动控制等方面的发展,此外,以其高速运动的特点,在军事侦察、救震救灾和未来生活等领域也将具有广阔的应用前景。首先,本文以分析猎豹的运动特性入手,建立了脊柱型四足机器人七杆模型,以及构建了ASLIP动力学模型,使用拉格朗日方程推导了其跳跃运动的动力学方程;迭代运算动力学微分方程,使用庞加莱映射方法搜索了机器人七杆模型基于ASLIP跳跃运动的不动点,结果显示不动点在固定能量层级下呈区域性分布;不动点的对比结果显示基于ASLIP模型的运动比基于SLIP模型的运动能适应更高的稳态运动速度,并作了触地力、脊柱角和稳定性等特性分析。为脊柱型四足机器人跳跃运动提供了动力学模型和理论基础。然后,根据机器人模型各关节主动力作用于控制量的广义力计算结果,研究了前向速度、弹跳高度、机身俯仰角
哈尔滨工业大学 2021-05-04
污水处理厂智能化控制系统和成套传感器研究转化示范
项目成果/简介:本项目以污水处理厂存在能源消耗高,二次污染等问题,针对污水体量庞大,复杂多变量,多相体系的数据信息滞后,强耦合,非线性等问题,采取学科交叉方式与物理学院、智能学院合作开发新型水质传感器,开发信息处理系统,多变量耦合神经网络系统,深度学习和算法,构建污水处理智能控制关键技术,仪器和设备。为污水厂的智能节能减排创造提供技术支持。应用范围:该技术主要应用于给水处理系统和污水处理系统的智能控制。效益分析:项目的研究已经进行了多年, 2017 年投资 1500 万元在南开大学津南校区建立了 1000 吨/日污水处理厂, 为传感器的应用和示范创造十分有利的条件。
南开大学 2021-04-11
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