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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
华南理工大学开发非发酵碳源用于高值香料瓦伦西亚烯的生物合成
酿酒酵母是目前合成生物学领域研究最为广泛的微生物底盘细胞之一,但作为Crabtree阳性菌株,其溢流代谢导致副产物乙醇代谢通量过高而生物质得率较低。非发酵碳源可有效维持细胞线粒体的完整性,从而最大程度限制乙醇的刚性通量,保障萜烯生物合成所需的高能耗和辅因子平衡。
华南理工大学 2022-07-07
应用生物技术和高新食品加工技术对豆渣进行高 值化综合利用的研究与开发
研究内容: 本项目率先采用生物技术、动态超高压微射流、膜分离和 柱层析联用技术对豆渣进行高值化, 综合制备生理活性强强的大豆多糖和 不可溶性膳食纤维产品,具有显著的提高机体免疫力、降血脂、清除自由 基、预防结肠癌、调节肠道菌群平衡等生理功能。 应用前景 :该成果采用了可行、可信的生产加工工艺对江西省丰富的 豆渣废弃资源实施综合开发,实现了资源变废为宝,为豆渣的高值话化找 到一条新的出路,本项目的开发可提
南昌大学 2021-04-14
富二氧化碳吸收剂溶液中空纤维膜接触器减压再生系统及方法
本发明公开了一种富二氧化碳吸收剂溶液中空纤维膜接触器减压再生系统及方法。它是将富二氧化碳吸收剂溶液经加热器加热,并通过增压泵、液相流量计使增压的富二氧化碳吸收剂溶液进入中空纤维膜接触器的管程进行再生,再生后得到的吸收剂贫液从中空纤维膜接触器的管程下端输出;在真空泵的作用下,由吹扫蒸汽发生器产生的低温吹扫蒸汽,由中空纤维膜接触器的壳程下端进入进行协助再生,再生后的CO2在低温蒸汽的吹扫和真空泵的抽吸作用下,经冷凝器除水后得到高浓度的CO2气体。本发明通过在膜接触器内降压操作代替传统加热再生的方法,降低吸收剂富CO2溶液的再生能耗,可以解决化学吸收法分离燃煤烟气中CO2的高能耗问题。
浙江大学 2021-04-11
一种高效催化合成2H-吲哚[2,1-b]酞嗪-1,6,11(13H)-三酮的方法
(专利号:ZL 201510237036.6) 简介:本发明公开了一种合成2H‑吲哚[2,1‑b]酞嗪‑1,6,11(13H)‑三酮的方法,属于离子液体催化技术领域。该合成反应中芳香醛、邻苯二甲酰肼和5,5‑二甲基‑1,3‑环己二酮的摩尔比为1:1:1,酸性离子液体催化剂的摩尔量是所用邻苯二甲酰肼的3~7%,反应溶剂乙醇以毫升计的体积量为邻苯二甲酰肼以毫摩尔计的摩尔量的3~5倍,回流反应8~30min,反应结束后冷却至室温,有大量固体析出,抽滤后滤渣乙醇洗涤、真空干燥后得到产物。本发明与采用其它酸性离子液体催化剂的合成方法相比,具有催化剂催化活性高、可生物降解性好、制备成本较低以及整个合成过程操作简单方便等特点,便于工业化大规模应用。
安徽工业大学 2021-04-11
一种基于SIW的紧凑型高隔离度全平面馈电自三工贴片天线的优化设计
随着5G技术的发展,无线通信系统越来越需要同一平台中的高集成度和多频工作能力。小型化也是现代天线发展的重要趋势。为了满足这些要求,多天线辐射器需要安排在一个平台上,但由于尺寸太大,严重限制了其应用。为了缓和这个问题,多个馈电口共享一个辐射器的设计被提出,极大地减小了天线的物理尺寸并且可以在多个频段同时工作。 一种基于SIW的紧凑型高隔离度全平面馈电自三工贴片天线的优化设计。该天线由一个
南方科技大学 2021-04-14
中国矿业大学教师团队在高熵氧化物的制备及其储能应用方面取得进展
中国矿业大学材料与物理学院高效储能材料与器件团队青年教师肖彬与隋艳伟教授在高熵氧化物材料储锂应用领域取得重要进展。通过对高熵FeCoNiCrMn合金粉末的氧化,成功制备(FeCoNiCrMn)3O4高熵氧化物,并将其用作于锂离子电池新型负极材料。
中国矿业大学 2022-06-01
酞菁/氧化石墨烯纳米复合材料合成用于具有高循环稳定性的超级电容器电极
酞菁是一种具有优异光电特性的廉价小分子半导体材料,但是其在常规有机溶剂中溶解性较差,且性能不佳,限制了其在有机忆阻器中的进一步应用。许宗祥课题组从分子设计层面出发,开发了在常规有机溶剂中具有高效分散特性的金属酞菁纳米线,通过溶液法制备出具有优良红外响应特性的薄膜,并以此构建有机忆阻器,该器件是首次报道具有高稳定性和较强红外响应的有机忆阻器器件。
南方科技大学 2021-04-13
姜黄素在制备用于防治由植物病原菌引起的植物病害的杀菌剂中的用途
本发明提供了姜黄素在制备用于防治由植物病原菌引起的植物病害的杀菌剂中的用途,本发明通过室内毒力测定,证明了姜黄素对植物病原真菌具有良好的抑制活性。姜黄素作为杀菌剂,具有高效和低毒的优点,适合于植物病害化学防治的要求。目前大量杀菌剂的使用,导致病原菌的抗药性增强,而且传统的杀菌剂对环境污染大、残留高,直接威胁着人类的食品安全。而姜黄素是一种可降解、无污染、对环境友好的小分子化合物,并且其抗药性差、对非靶标生物及人畜安全,能够保证农产品及果蔬的高品质,符合可持续发展的要求,其研究和市场应用前景广阔。
青岛农业大学 2021-04-13
北京大学陈雷研究组报道血管扩张剂在KATP通道SUR2亚基上的结合位点
2022年5月13日,北京大学未来技术学院分子医学研究所、北大-清华生命科学联合中心、国家生物医学成像中心陈雷研究组在Nature Communications杂志发表了题为“Structural identification of vasodilator binding sites on the SUR2 subunit”的论文。该研究解析了SUR2与两种血管扩张剂(P1075和Lev)复合物的高分辨结构,揭示了这类小分子药物与SUR2的相互作用模式。
北京大学 2022-07-08
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