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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
北京大学王淑敏教授和梁晓龙研究员团队研发特异性荧光探针 “点亮”乳腺癌淋巴结微转移灶
2022年2月,北京大学第三医院超声诊断科王淑敏教授和梁晓龙研究员团队在Engineering,Biomedical(生物医学工程)领域排名第四的Biomaterials期刊发表题为“Specificdiagnosisoflymphnodemicrometastasisinbreastcancerbytargetingactivatablenear-infraredfluorescenceimaging”的研究成果。
北京大学 2022-08-26
中山大学附属口腔医院寇晓星研究员团队在凋亡囊泡治疗多发性骨髓瘤领域取得新进展
凋亡囊泡可以维持体内间充质干细胞(Mesenchymal stem cell, MSC)及骨组织稳态;并首次以骨质疏松为例提出干细胞来源凋亡囊泡作为新的生物治疗手段用于治疗疾病。
中山大学 2022-05-31
中国药科大学药学院李微研究员团队发表关于远程导向基团控制糖苷化立体选择性合成复杂活性糖苷的研究成果
李微课题组利用N-phenyltrifluoroacetimidoyl (PTFAI)和2-diphenylphosphinoyl-acetyl (DPPA)这两种基团,分别通过远程导向以高立体选择性实现了多种糖基的α和β糖苷化。
中国药科大学 2022-05-31
心理学院王征研究员课题组发表合作论文发现猕猴非编码基因调控大脑静息功能网络,并与人类精神疾病风险基因高度相关
近日,北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所、北大-清华生命科学联合中心、海南大学生物医学工程学院王征实验室与中国科学院王光中研究员合作,在Cell Reports在线发表题为“Noncoding transcripts are linked to brain resting-state activity in non-human primates”的研究论文,报道了利用实验室前期收集的猕猴全脑分区、单细胞转录组图谱和静息态脑影像数据,整合分析发现150个非编码基因与蛋白编码基因一起共同调控大脑网络在静息状态下的同步自发振荡活动。此外,这些非编码基因不仅与非神经元细胞(如少突胶质细胞)的功能有关,且与人类精神疾病如自闭症、精神分裂症的风险基因紧密关联。
北京大学 2023-08-22
云南大学化学科学与工程学院陈建华副研究员在Nature Materials发表有效免疫应力影响的可拉伸有机电化学晶体管文章
该项研究成果指出了一种能有效免疫复杂应力影响的可拉伸OECT及其传感器的新方法,通过结合有序蜂窝状半导体聚合物制备方法与双向预拉伸技术,成功研制了最高可拉伸至140%的OECT,且其输出特性在可拉伸范围内保持了高度稳定。
云南大学 2022-06-09
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