分子梭协助离子跨膜运输的机理研究

采用增强采样分子动力学模拟研究了一轮烷型分子梭协助K⁺跨膜转运的机制, 该轮烷由两亲性的轴和套在轴上的大冠醚环及连接在大冠醚环上的小冠醚环构成, 轴上有3个带正电的结合位点. 通过计算穿梭过程的自由能变化, 探索了溶剂(氯仿、 乙腈、 水、 氯仿-乙腈)以及中间结合位点对该轮烷穿梭运动的影响, 并分析了中间位点在其携带K⁺穿越细胞膜(采用水-氯仿-水模拟)过程中的重要作用. 结果表明, 改变溶剂不会改变轮烷(不携带K⁺)的运动模式, 但随着溶剂极性的增加穿梭所需克服的自由能能垒显著降低; 在氯仿-乙腈混合溶剂中, 中间结合位点的质子化状态, 不影响轮烷(不携带K⁺)的穿梭能垒; 然而在模拟细胞膜的环境中, 该结合位点的质子化与去质子化相比大幅降低了穿梭的能垒, 促进了K⁺的跨膜转运, 表明中间位点的质子化对于离子转运至关重要, 进一步分析表明轮烷中大环穿梭和小环摆动的协同作用, 也是加速离子跨膜转运的另一关键因素.     

基于酪氨酸磷酸酶(PTP1B)的Ⅱ型糖尿病药物设计、合成和体外活性及毒性的初步评价

酪氨酸磷酸酶PTP1B已被公认为治疗Ⅱ型糖尿病药物的理想靶标蛋白.通过重组表达制备PTP1B蛋白及其蛋白质晶体,并尝试将其与768种小分子片段进行以结构为基础的筛选,得到了数个与PTP1B结合的小分子片段及其化学结构.在此基础上利用计算机辅助药物设计方法设计与优化出一种新型PTP1B抑制剂,并经13步反应合成了该目标分子.体外药理活性和毒性的初步评价的结果表明,其对体外重组人源PTP1B的酪氨酸磷酸酶活性半数抑制浓度IC50值达到(3.4±1.2) μmol/L,优于阳性对照;在HepG2细胞胰岛素抵抗模型中,该化合物能有效改善胰岛素抵抗细胞对葡萄糖的利用能力,其改善效果与阳性药匹格列酮相当.初步的斑马鱼毒性检测表明,目标该化合物在浓度为500μmol/L时未对幼鱼产生明显毒性.新化合物的发现为新型PTP1B抑制剂的后续开发开辟了新基础.     

直链烷烃近红外光谱的温度效应与应用研究

近红外光谱的温度效应已得到关注,在结构分析和定量分析方面得到了尝试.以直链烷烃为例,对烷烃有机体系近红外光谱的温度效应进行了研究.采集了20~60℃范围内五种直链烷烃(正己烷到正癸烷)及其混合物的近红外光谱并进行了对比分析,仅发现某些谱峰的强度随温度发生微小变化.采用交替三线性分解算法对光谱数据进行了解析,考察了光谱的特征以及随温度和结构的变化.结果表明,链端C₂H₅和链中CH₂基团的光谱受温度的影响不同,但其光谱信号的强度与温度之间都具有良好的线性关系,可根据光谱预测体系的温度;两种基团的光谱信号强度与烷烃分子的碳数或两种基团在分子中相对含量都具有良好的线性关系,可用于直链烷烃混合物组成的估算.     

毛细管电泳-原子光(质)谱联用技术在金属形态与生物分子相互作用研究中的应用

金属形态与生物分子相互作用研究对于揭示金属元素在正常生命过程、重大疾病的发生、诊断和治疗过程中的作用机理具有重要意义,发展研究金属元素形态与生物活性分子相互作用的新技术和新方法非常重要。简要总结了十余年来,在发展毛细管电泳与电热原子吸收光谱和毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱在线联用新技术,及其在不同形态金属与生物分子相互作用机理研究方面的工作。这些工作利用毛细管电泳-原子光(质)谱联用技术不仅能够直接证明镉、锌、不同形态的汞、不同形态的锑与谷胱甘肽、DNA、人血清白蛋白、牛血清白蛋白间的相互作用,以及这些金属及其不同形态与生物分子加合物的生成,而且还能够测定相互作用的热力学参数、反应级数和动力学参数。另外,结合圆二色光谱、红外光谱光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱等实验手段,进一步研究了金属及其不同形态与生物分子作用对生物分子二级结构的影响及在生物分子上可能的结合位点等。     

可解释深度学习在光谱和医学影像分析中的应用

深度学习是一种基于神经网络的建模方法,通过不同功能感知层的构建获得优化模型,提取大量数据的内在规律,实现端到端的建模。数据规模的增长和计算能力的提高促进了深度学习在光谱及医学影像分析中的应用,但深度学习模型可解释性的不足是阻碍其应用的关键因素。为克服深度学习可解释性的不足,研究者提出并发展了可解释性方法。根据解释原理的不同,可解释性方法划分为可视化方法、模型蒸馏及可解释模型,其中可视化方法及模型蒸馏属于外部解释算法,在不改变模型结构的前提下解释模型,而可解释模型旨在使模型结构可解释。本文从算法角度介绍了深度学习及三类可解释性方法的原理,综述了近三年深度学习及可解释性方法在光谱及医学影像分析中的应用。多数研究聚焦于可解释性方法的建立,通过外部算法揭示模型的预测机制并解释模型,但构建可解释模型方面的研究相对较少。此外,采用大量标记数据训练模型是目前的主流研究方式,但给数据的采集带来了巨大的负担。基于小规模数据的训练策略、增强模型可解释性的方法及可解释模型的构建仍是未来的发展趋势。     

荧光偏振免疫分析方法快速检测沙拉沙星残留

以异硫氰酸荧光素(FITC)标记沙拉沙星合成荧光标记物,采用薄层色谱法提纯,优化了反应时间、标记物和抗体的工作浓度,建立了沙拉沙星的快速荧光偏振免疫分析法( FPIA).本方法测定沙拉沙星在缓冲液中的半数抑制浓度(IC50)为43.2 μg/L;检测范围为5.7～327 μg/L,可以达到国家规定的动物性食品中兽药最高残留限量(80 μg/kg)的要求.本研究考察了FPIA测定沙拉沙星的动力学过程及对其它4种喹诺酮类药物的交叉反应.结果表明,环丙沙星、恩诺沙星、加替沙星及氧氟沙星的交叉反应率分别为3.3％,1.8％,1.7％和0.7％.在牛奶和猪尿中沙拉沙星的回收率分别在71％～94％和74％～102％之间.本方法操作简单快捷,整个检测过程只需5 min、而且灵敏度较高、特异性强,适用于动物性食品中沙拉沙星残留的快速筛选检测.     

近红外光谱用于低温水结构的分析

采用近红外光谱分析并结合拉曼光谱和分子动力学模拟研究了二甲基亚砜(DMSO)-水混合物中水在低温时的结构, 对DMSO降低水冰点的机理进行了讨论. 通过对不同DMSO含量混合物的近红外和拉曼光谱分析, 发现了DMSO与水相互作用的光谱信息, 表明DMSO与水在混合物中主要以摩尔比1∶2和2∶1的氢键结构(DW2和D2W)的形式存在, 结构形式主要取决于DMSO和水在混合物中的比例. 通过对水和30%(摩尔分数)DMSO-水混合物的温控近红外光谱分析, 发现DW2结构抑制四面体水结构的形成是混合物冰点降低的主要原因. 采用分子动力学模拟对DMSO-水混合物体系进行的模拟进一步证明了结论的可靠性.     

基于磁球表面的抗原决定基印迹法用于选择性识别细胞色素c的研究

本工作合成了一种核壳型的抗原决定基磁性分子印迹聚合物,并用于选择性识别目标蛋白细胞色素c(Cytochrome c,Cyt c)。制备过程中先用溶剂热法合成Fe_3O_4磁性纳米粒子,然后加入Cyt c其C端的九肽作为模板,进行一段时间的预组装,最后加入多巴胺盐酸盐(DA)溶液,调节反应体系的p H使多巴胺聚合在磁球表面。洗脱掉模板后,即得到分子印迹聚合物。优化DA的用量使聚合物达到最佳的吸附效果。在最优条件下,制得的印迹聚合物对目标蛋白有较好的吸附选择性,并且有良好的重复利用性。此外,用抗原决定基做模板制得的聚合物的吸附容量和印迹因子明显优于用相应蛋白质做模板的情况。     

高性能聚集诱导发光纳米探针用于肿瘤切除手术导航

远红/近红外(FR/NIR)发射荧光材料因其在生物成像领域的巨大应用潜力而受到广泛关注.然而,根据"能隙"规则,电子带隙减小时,非辐射失活途径占据能量耗散主导地位,因此制备高量子产率、长发射波长的有机FR/NIR材料仍然是一个挑战.本文通过引入扭曲构象基团(四苯基乙烯)对分子聚集态进行调控,合成了一系列基于苯并硒二唑的...