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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
国科大博士生导师李世亮、罗会仟团队在铁基超导体自旋涨落研究取得进展
中国科学院大学博士生导师、中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室SC8组李世亮、罗会仟团队致力于利用非弹性中子散射探究铁基超导体的自旋动力学,在铁基超导体的中子自旋共振模方面取得系列前沿进展。
中国科学院大学 2022-06-01
材料与物理学院煤基燃料电池团队在高温电解及CO2资源化方面取得研究进展
固体氧化物电解池(SOEC)是固体氧化物燃料电池(SOFC)的逆过程,图一所示,SOEC通过电解H2O产生氢气,通过电解CO2减少CO2排放,并对H2O/CO2进行共电解以产生用于化工生产的H2/CO合成气。其产品可应用于炼钢、化工、农业、航空航天和医疗等众多领域。
中国矿业大学 2022-06-01
国家林业和草原局关于发布“草种优良品种选育”“油茶采收机械研发”2个应急科技揭榜挂帅项目申报的公告
为深入贯彻落实中央关于加快推进生态文明建设的要求,根据《“十四五”林业草原保护发展规划纲要》,切实解决林草生产实践迫切难题,我局决定组织实施“草种优良品种选育”“油茶采收机械研发”2个应急科技揭榜挂帅项目。
国家林业和草原局政府网 2022-05-27
福建省科学技术厅关于组织申报2023年度竹机械设备定向科技计划项目的通知
根据省委、省政府关于做好竹机械设备的工作部署要求,现启动竹机械设备定向科研攻关任务,发布申报指南,请按要求做好项目申报和推荐工作。
厅资配处 2023-08-16
爱备护实验室急救箱内容物补充装 化学生物机械电子增补包 通用基础标准升级增补包
杭州爱贝护医疗科技有限公司 2021-12-13
新型水溶性共轭芳构化木质素基聚合物分散导电聚合物PEDOT的规模化制备及应用推广
项目成果/简介:聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)是最经典的空穴传输界面材料和柔性电极材料之一。PEDOT:PSS具有良好的光/热/电化学稳定性、成膜性和优异的可见光透过率等优点。然而,其酸性强,功函数相对低,我们从EDOT单体原材料出发,合成了一系列新型PEDOT衍生物,调控其各方面性能指标,在提高有机和钙钛矿光伏器件的效率和稳定性方面取得了一定进展。同时发展简单、高效的掺杂手段,以调节PEDOT:PSS的功能,并积极推动其在柔性电子及抗静电等领域的应用。应用范围:有机光电
华南理工大学 2021-04-10
新型水溶性共轭芳构化木质素基聚合物分散导电聚合物PEDOT的规模化制备及应用推广
聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)是最经典的空穴传输界面材料和柔性电极材料之一。PEDOT:PSS具有良好的光/热/电化学稳定性、成膜性和优异的可见光透过率等优点。然而,其酸性强,功函数相对低,我们从EDOT单体原材料出发,合成了一系列新型PEDOT衍生物,调控其各方面性能指标,在提高有机和钙钛矿光伏器件的效率和稳定性方面取得了一定进展。同时发展简单、高效的掺杂手段,以调节PEDOT:PSS的功能,并积极推动其在柔性电子及抗静电等领域的应用。
华南理工大学 2021-02-01
西安交通大学医学院第一附属医院医疗动力系统(机械血栓切除系统)采购公开招标公告
西安交通大学医学院第一附属医院医疗动力系统(机械血栓切除系统)采购招标项目的潜在投标人应在西安市南二环西段58号成长大厦10层标书发售处获取招标文件,并于2022年06月22日15点00分(北京时间)前递交投标文件。
西安交通大学 2022-05-31
清华大学机械系熊卓、张婷团队研发用于肿瘤药物筛选的结直肠癌干细胞高效诱导新模型
清华大学机械工程系熊卓和张婷课题组研究基于生物3D打印研发了一种结直肠癌CSCs高效诱导与富集的新方法,探究了生物材料诱导CSCs的新机制,为CSCs研究和靶向CSCs的高通量药物筛选提供了一种高效模型。
清华大学 2022-03-23
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