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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
一种金-还原氧化石墨烯-泡沫镍复合材料的制备方法
本发明提供了一种金?还原氧化石墨烯?泡沫镍复合材料的制备方法,主要包括以下几个工艺步骤:1.制备氧化石墨烯,并配置成一定浓度的氧化石墨烯水溶液;2.将泡沫镍浸渍于配置好的氧化石墨烯水溶液中,待充分浸渍后,将泡沫镍取出烘干,重复多次得到氧化石墨烯?泡沫镍;3.将氧化石墨烯?泡沫镍浸入新配置的抗坏血酸水溶液中,置于水浴锅中60?90℃,保温20?40min,取出漂洗并烘干,得到还原氧化石墨烯?泡沫镍;4.将还原氧化石墨烯?泡沫镍放入氯金酸溶液中,超声条件下,反应1?5min,烘干后即可获得金纳米粒子分布均匀的金?还原氧化石墨烯?泡沫镍材料。
东南大学 2021-04-11
新一代价廉高效空气电池用电催化材料
设计合成了C/ a-MoC /Ag三组元复合电催化剂,巧妙利用高度石墨化多孔碳矩阵的高导电性、a-MoC的稳定性、Ag纳米团簇的单分散性和优越氧吸附特点,C、a-MoC和Ag之间相互作用产生有效协同效应,使得C/ a-MoC/Ag复合催化剂具有可以与贵金属铂媲美的电化学氧还原性能。通过旋转圆盘电极测试了C/ a-MoC/Ag新型复合催化剂在碱性条件下的氧还原电催化性能(如图1),C/α-MoC/Ag的半波电势迁移到电势更正的位置(−0.145 V ),这表明氧分子还原性能由于C/α-MoC和Ag之间的协同作用得到了很大的提升。尽管Pt/C电极产生了更正的半波电势(-0.125V),但是C/α-MoC/Ag复合催化剂在-0.8V的质量传递限制电流密度相比Pt/C来说增长的斜率更大。更重要的是Ag在C/MoC/Ag中的含量仅为百分之6.7,相对于20%Pt/C来说极具有商业应用价值。为了进一步阐明C/α-MoC/Ag的协同效应,他们利用DFT理论研究了氧气分子在a-MoC(001)负载Ag纳米颗粒的吸附行为(图2),结果表明,相对于纯的a-MoC(001)面比较来说,少量Ag负载后,整个基地表面上氧气分子的活化能均大大降低(>0.28eV),充分说明了复合催化剂C/α-MoC/Ag三成分之间的有效协同效应。此研究为设计新一代价廉高效空气电池用电催化材料提供了新思路。
南方科技大学 2021-04-13
一种超导可控电抗器
本发明公开了一种超导可控电抗器,超导控制线圈、工作线圈、 低温杜瓦和磁屏蔽铁芯均为空心圆筒状;高导磁铁芯由圆柱状的上、 下导磁铁芯构成,分别固定在低温杜瓦的上、下盖板上;两块铁芯之 间通过环氧树脂材料进行填充和支撑;环氧树脂的填充高度为工作线 圈高度的 1/2 到 1/3 之间;各超导控制线圈位于低温杜瓦内,且从里到 外同轴或近似于同轴布置;工作线圈套在低温杜瓦外,且均位于磁屏 蔽铁芯内。高导磁铁芯优选由铁粉芯或磁粉芯制成。本发明可以减少 超导线材的用量以及降低低温杜瓦制作的技术复杂度,并且还可以有
华中科技大学 2021-04-14
速生阔叶材制浆造纸过程酶催化关键技术及应用
我国是世界上第一造纸大国,纸和纸板产量已超过全球总产量的25%。但我国木材资源匮乏,充分利用速生阔叶材资源、采用高效清洁制浆造纸技术是从根本上解决我国造纸工业面临的资源与环境问题的有效途径。陈嘉川教授领衔的科研团队在973计划和国家科技支撑计划等资助下,历经10余年,自主研究开发了酶促磨浆技术、酶促消潜技术、酶助漂白技术、酶精制纸浆技术等一系列制浆造纸酶催化绿色新技术,在降低磨浆能耗、消除有毒物污染、提升纸浆品质、改善抄造性能和研发高档纸基新材料等方面取得了突破,实现了国产木材资源的高效高值化利用。 先后在世界造纸十强企业山东晨鸣纸业集团和国内龙头企业山东太阳纸业股份有限公司等20余家骨干企业推广应用,用生物酶催化技术生产出了优质木浆,并用于高级纸基材料的生产,实现了速生阔叶材的高效高值化利用,并产生了重大的经济效益和社会效益。过2012-2014三年时间累计实现新增销售额130.1亿元,利润25.6亿元。
齐鲁工业大学 2021-04-22
一种中间载金提高分枝二氧化钛光催化活性的方法
本发明公开了一种通过中间载金有效提高分枝结构二氧化钛纳米线薄膜光催化活性的方法,包括如下步骤:在双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺,得反应液Ⅰ;将金属钛板浸没于反应液Ⅰ中,反应12~72小时;取出金属钛片,用去离子水清洗,干燥,热处理0.5~5小时;在去离子水中添加氯金酸和甲醇,得反应液Ⅱ;将热处理后的金属钛片浸没于反应液Ⅱ中,通过紫外光照射后,再浸没于硫酸溶液中,反应12~72小时,用去离子水清洗、干燥,获得分枝结构二氧化钛纳米线薄膜。本发明采用中间载金的方法,有效增加了纳米金颗粒与二氧化钛接触面积,显著提高了薄膜的光催化活性。
浙江大学 2021-04-13
提高聚合物材料用抗氧剂抗氧化效率的方法
本发明属于聚合物材料热氧稳定性能的技术领域,特别涉及一种提高聚合物材料用抗氧剂抗氧化效率的方法。本发明提供一种提高聚合物材料用抗氧剂抗氧化效率的方法,即在聚合物材料中添加抗氧剂和第三组分,按重量比计,聚合物材料︰抗氧剂︰第三组分=100︰0.1~5︰0.1~5,其中,第三组分为石墨烯或纳米粘土。本发明利用石墨烯和纳米粘土的氧气阻隔效应及吸附自由基能力,结合抗氧剂这种有机小分子能够促进纳米填料的分散特性,通过同时加入石墨烯或纳米粘土和抗氧剂这一简单有效的方法,提高了聚合物用抗氧剂的抗氧化效率,还提高了聚合物材料的热氧稳定性能。
四川大学 2016-10-27
谷胱甘肽的酶法合成
成果简介: 本研究提供了一种基于ATP再生系统和双功能谷胱甘肽合成酶(GshF)的酶法制备谷胱甘肽的方法。在谷胱甘肽合成过程中,经典的酶法是由谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶两步催化完成的。而 GshF可一步催化谷胱甘肽合成,简化的反应步骤,且该酶反馈抑制作用小,非常适合应用于酶法合成谷胱甘肽。酶法合成谷胱甘肽需要大量消耗ATP,通过引入高
南京工业大学 2021-01-12
一种具有多生长因子次第释放特性的组织工程支架
本发明为一种具有多生长因子次第释放特性的组织工程支架,属于药物剂型改变及制备方法技术领域。本发明中,结合微球缓释系统和支架的特点,采用复乳法分别制备BMP-2、VEGF和bFGF等生长因子的PLLA/PEG缓释微球,再利用超临界二氧化碳发泡技术将微球载入PLGA多孔支架中,构建具有可控次第释放特性的组织工程支架。本方法药物活性保持度高,有机溶剂残留量低,操作简单。所制备微球粒度分布窄,具有良好的缓释效果。复合支架孔径分布在150~300μm,连通性好,孔隙率为76.84%,抗压强度为5.11MPa,21天累计释放量为60.6%。本发明制备的支架在组织工程修复体中具有应用前景。
四川大学 2021-04-11
一种具有多生长因子次第释放特性的组织工程支
本发明为一种具有多生长因子次第释放特性的组织工程支架,属于药物剂型改变及制备方法技术领域。本发明中,结合微球缓释系统和支架的特点,采用复乳法分别制备BMP-2、VEGF和bFGF等生长因子的PLLA/PEG缓释微球,再利用超临界二氧化碳发泡技术将微球载入PLGA多孔支架中,构建具有可控次第释放特性的组织工程支架。本方法药物活性保持度高,有机溶剂残留量低,操作简单。所制备微球粒度分布窄,具有良好的缓释效果。复合支架孔径分布在150~300μm,连通性好,孔隙率为76.84%,抗压强度为5.11MPa,21天累计释放量为60.6%。本发明制备的支架在组织工程修复体中具有应用前景。
四川大学 2021-04-11
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