纳米材料在蛋白磷酸化分析中的应用研究

蛋白质磷酸化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰,在细胞代谢过程中发挥着重要作用。当蛋白质的正常磷酸化调节发生异常时,会导致癌症、糖尿病、心脏病等各种疾病的发生。因此,蛋白磷酸化分析对于疾病的早期快速诊断、药物筛选和治疗等方面具有重大的意义。由于蛋白质磷酸化过程是动态的,并且磷酸化肽段或蛋白在生物样品中的含量较低,因此高灵敏的蛋白磷酸化分析面临着巨大的挑战。该文依据在检测过程中,选择性识别或捕获磷酸化的肽段或蛋白的主要机理,综述了近几年纳米材料对磷酸化肽段的富集和信号放大作用在蛋白磷酸化分析中的研究进展,并对其未来研究方向进行了展望。     

多巴胺基纳米材料在生物医药中的应用

多巴胺是存在于人体内的一种儿茶酚胺类神经递质。自从研究者们发现了利用多巴胺的氧化自聚合反应制备聚多巴胺涂层的简便方法之后,多巴胺基纳米材料已经发展成为一类新兴的生物材料。多巴胺基纳米材料由于具有独特的物理化学性质,例如普适性的粘附性质、高化学反应活性、优良的生物相容性和生物降解性、以及光热转换性质,而在生物传感、药物输送、光热疗法、抗菌和组织工程等领域吸引了研究者们强烈的研究兴趣。本文综述了多巴胺基纳米材料的制备、功能化及在生物医药应用方面的最新进展。首先介绍了几种典型的多巴胺基纳米材料,并讨论影响其组装过程的因素。之后详细综述了这些材料在生物医药领域的应用,尤其是在癌症诊断和治疗方面。最后,本文提出了推进多巴胺基纳米材料临床应用需要发展的研究方向。     

新型纳米材料/结构在光电转化中的应用

自纳米概念提出至今,纳米科技作为材料科学和化学各分支学科的交叉点在能量转化技术中起到了重要的作用.太阳能被认为是解决能源危机并能够替代传统能源的一个极好的可再生能源.人们从仿生的理念出发,在如何利用太阳能尤其是将太阳能转化为电能方面做了大量的工作.本文从新型纳米材料和纳米结构的角度出发对其在光电转化中的应用,尤其是在太阳能电池和离子通道光电转化中的应用进行了总结,并对其未来前景进行了展望.     

多巴胺功能材料在水污染控制中的应用

多巴胺又名4-(2-乙氨基)-苯-1,2-二酚,具有官能团丰富,吸附位点多以及良好的生物相容性等众多优势,近年来,利用多巴胺研制纳米复合功能材料及环境应用是重要研究方向之一。本文从多巴胺结构特性以及自聚组装机理入手,介绍了将聚多巴胺涂布于不同基底材料进行改性,总结性能优异的多巴胺纳米复合材料的制备方法及在污水处理方面的应用进展及应用前景。     

无机纳米材料在骨代谢调控中的应用

与有机和高分子纳米材料相比,无机纳米材料具有化学性质稳定、力学性能优良、生物相容性和骨诱导性良好等优势,是用于骨代谢调控的主要材料。文章分别从细胞、分子及动物水平总结了羟基磷灰石、稀土纳米材料、金纳米颗粒、碳纳米管等无机纳米材料在骨代谢调控中的作用及其机制,并对无机纳米材料在骨代谢调控中面临的挑战进行了展望。     

嵌段共聚物自组装及其在纳米材料制备中的应用(下)

嵌段共聚物可以自组装形成丰富的有序微结构。这些微结构可以拥有各种不同的几何形态和晶体／准晶结构及宽泛的尺寸选择性，而且具有良好的可调控性及相对容量的加工方法。利用嵌段共聚物这种自组装特性来制备一些利用传统技术难以获得的纳米材料（如功能纳米材料，纳米结构材料，模板材料，介孔固体等）及微米／亚微米微结构材料（如光子晶体等），具有优越性。这些材料将在信息技术，生物医学，催化等领域取得应用。     

超声波在纳米材料制备中的应用

简要介绍了超声波的作用机理,综述了超声波在零维、一维以及具有特殊结构的纳米材料制备中的应用,并对超声波在纳米材料制备中的应用前景进行了展望.     

组合化学在开发纳米材料以及纳米生物医学研究中的应用进展

组合化学是一种将计算机辅助设计、有机化学合成以及高通量筛选一体化的技术. 它以高效、微量、高度自动化的特点而受到世人瞩目, 对药物研发中加速寻找先导化合物起到了极大的推进作用. 近年来随着纳米技术的迅速发展, 组合化学策略和高通量技术也在此领域中得到应用. 为在今后的研究中能够更好地将组合化学技术应用于纳米材料和纳米技术研究领域, 本文综述了组合化学在开发新型纳米材料以及通过对纳米材料进行表面化学修饰来提高其在生物医学领域的应用研究进展, 并对目前应用于纳米技术研究的高通量筛选技术, 如磁共振成像、自动化基因芯片系统和荧光激活细胞分类术以及对纳米组合化学目前遇到的一些挑战进行了简单概括, 并对其未来的发展趋势提出了展望.     

纳米材料与纳米技术的应用

纳米材料和纳米技术在当今新材料领域中最富有活力,它们很可能成为下一世纪前20年的主导技术,纳米材料和纳米技术的应用几乎涉及现代化工业的各个领域。本文主要对纳米材料和纳米技术在各个领域的应用予以叙述。     

纳米材料在蛋白质分离中的应用

蛋白质的分离技术不仅在药物检测和制药工程中具有重要意义,而且还是生化工程和蛋白质分析的一个研究热点.纳米材料具有许多与众不同的特性,广泛应用于化工、生物、医药、航天等多个领域,被认为是21世纪最有前途的材料.本文作者从非金属氧化物纳米材料、非金属单质纳米材料、金属氧化物纳米材料、金属单质纳米材料、纳米聚合物、纳米复合材料等方面综述了纳米材料在蛋白质分离方面的应用现状,总结了其在蛋白质分离中的优缺点,并就其在蛋白质固定和分离领域的应用前景进行了展望.     

功能化纳米材料的制备及在食品安全检测中的应用研究进展

纳米材料研究的飞速发展为解决食品安全检测所面临的问题提供了很好的理论基础和技术支持。功能化纳米材料与传统检测方法的结合,衍生出具有高灵敏、高通量、快速检测的方法,在食品中有毒有害微生物、化学残留物以及毒素的检测方面的应用正逐渐引起人们的重视。本文对基于免疫方法的常见功能化纳米材料在食品安全检测中的应用的研究近况进行了综述。     

Immobilized Nanomaterials for Environmental Applications

Nanomaterials (NMs) have been extensively used in several environmental applications; however, their widespread dissemination at full scale is hindered by difficulties keeping them active in engineered systems. Thus, several strategies to immobilize NMs for their environmental utilization have been established and are described in the present review, emphasizing their role in the production of renewable energies, the removal of priority pollutants, as well as greenhouse gases, from industrial streams, by both biological and physicochemical processes. The challenges to optimize the application of immobilized NMs and the relevant research topics to consider in future research are also presented to encourage the scientific community to respond to current needs.     

基于功能化纳米材料的光化学阵列传感器

阵列传感器采用人工模拟嗅觉系统的传感模式,实现多点信息的同时获取,极大地提高了分析效率,在公共安全、环境监测、医学检测等领域具有广阔的应用前景。其中,光化学阵列传感器因灵敏度高、输出信号丰富等优点而备受关注。近年来,为了进一步提高阵列传感器的识别能力和灵敏度,功能化纳米材料被广泛应用于光化学阵列传感器以增加传感材料的种类和发展新的传感方法。本文按照使用的光谱检测技术不同,详细介绍了功能化纳米材料在荧光、比色、催化发光和多通道阵列传感器等4类光化学阵列传感器中的应用。     

Zwitterionic Peptide Cloak Mimics Protein Surfaces for Protein Protection

Inspired by the amino acid composition of natural protein surfaces, we developed a zwitterionic cloak containing multi-layers of short alternating glutamic acid and lysine (EK) peptides as a facile, highly effective and low-immunogenicity approach for the protection and delivery of biotherapeutics. Each EK layer grafted to proteins provides multiple times of new lysine reaction sites for the growth of subsequent EK layers. This unique design allows EK peptides to achieve high coating density on proteins, overcoming the limitation of traditional conjugation strategies that rely on the number of innate lysine groups. A triple-layer EK cloak manifests to successfully eliminate the specific and non-specific interactions of protected asparaginase with biological media while prolong the drug circulation time and significantly mitigate its immunogenicity in vivo, suggesting an EK peptide cloak as a promising approach to improve the safety and efficacy of biotherapeutics.     

离子掺杂氧化锌光催化纳米功能材料的制备及其应用

氧化锌是一种氧化还原电位高、激子结合能大（~60 meV）、物理和化学稳定性较好、廉价且无毒的半导体光催化剂。本文综述了掺杂氧化锌光催化剂的掺杂离子类型、制备方法、光催化效果及其作用机理。掺杂氧化锌的离子类型主要包括非金属离子单掺杂、金属离子（包括过渡金属离子和稀土金属离子）单掺杂和双离子共掺杂。离子掺杂后可在氧化锌晶格中引入更多的氧空穴或缺陷,为光致氧化反应提供更多的活性位点;或者引入杂质能级,扩大光吸收范围,增强可见光吸收能力。同时,掺杂的离子也可作为电子捕获中心,阻止光生电子-空穴对的复合,从而提高氧化锌光催化剂的性能。此外,文中还对掺杂氧化锌光催化剂在有机污染物降解、抗菌和光催化制氢等方面的应用进行了系统概述,并对其发展趋势作了展望。     

Identification of Protein Functional Regions

Protein sequence stores the information relative to both functionality and stability, thus making it difficult to disentangle the two contributions. However, the identification of critical residues for function and stability has important implications for the mapping of the proteome interactions, as well as for many pharmaceutical applications, e. g. the identification of ligand binding regions for targeted pharmaceutical protein design. In this work, we propose a computational method to identify critical residues for protein functionality and stability and to further categorise them in strictly functional, structural and intermediate. We evaluate single site conservation and use Direct Coupling Analysis (DCA) to identify co-evolved residues both in natural and artificial evolution processes. We reproduce artificial evolution using protein design and base our approach on the hypothesis that artificial evolution in the absence of any functional constraint would exclusively lead to site conservation and co-evolution events of the structural type. Conversely, natural evolution intrinsically embeds both functional and structural information. By comparing the lists of conserved and co-evolved residues, outcomes of the analysis on natural and artificial evolution, we identify the functional residues without the need of any a priori knowledge of the biological role of the analysed protein.     

离子液体微乳液体系的应用研究

室温离子液体具有诸多优异的物理化学性质及功能,是一类备受关注的新型介质和材料,应用于诸多领域。特别是近年来,由离子液体参与形成的微乳液因其在生物、医药、催化以及材料制备等领域具有潜在的应用前景而备受关注。本文综述了近年来咪唑类离子液体作为极性、非极性和表面活性剂组分,分别取代微乳液体系中的水相、油相和表面活性剂相,形成的一系列新型的微乳液体系的研究进展,归纳了水、有机溶剂、高聚物、助表面活性剂、温度等因素对离子液体微乳液性质的影响。重点介绍了离子液体微乳液的热点应用,包括以离子液体微乳液液滴为模板合成纳米材料,离子液体微乳液作为酶反应的介质及其在有机反应等方面的研究进展。     

基于功能性纳米材料的新型电化学界面的构筑以及相关应用(英文)

由于独特的光、电、磁以及催化性质,功能性纳米材料的研究已经渗透到各个学科并在不同领域展示出潜在的应用前景,尤其是利用纳米材料构建功能性电极界面、研究其电化学行为并发展新颖的电化学纳米器件引起了了人们的广泛关注. 本篇综述中,主要介绍作者研究小组在以功能性纳米材料构建新颖的电化学界面的最新进展,集中关注其在电化学传感器、燃料电池以及光谱电化学中的应用. 这些纳米材料的应用极大地增强了电子转移、提高了电化学传感器的灵敏度以及燃料电池的催化效率. 作者也通过合成一些光谱匹配的荧光以及电致变色纳米材料构建新颖的荧光光谱电化学器件,同时在材料的合成组装、多重刺激响应体系以及多功能化进行探索. 最后,作者对这类基于纳米材料的电化学器件的发展和应用予以展望.