肽基纳米材料及其应用

近年来,肽类超分子自组装合成纳米材料受到了广泛研究和关注,已成为纳米材料科学研究的前沿领域之一。肽基纳米材料因其良好的生物相容性以及结构和功能的多样性,在材料学、组织工程、生物工程及药物传递等方面展示出巨大的应用潜力。本文综述了肽类自组装纳米材料制备的最新研究进展,重点介绍了疏水性二肽、类表面活性剂多肽、Aβ多肽片段、烷基链修饰多肽等通过非共价键作用自组装形成的不同结构的纳米材料,包括纳米管、纳米纤维、纳米囊/球、纳米水凝胶等;同时,介绍了多肽自组装机理模型及其分子动力学模拟方面取得的研究成果;最后总结了肽基纳米材料在金属/半导体材料、生物传感器、组织修复材料及药物传递等领域的应用现状及今后重点研究的方向。     

二维DNA晶体的程序化设计与自组装的研究进展

按照Watson-Crick的碱基配对原则，在理论上能够人工设计与合成DNA碱基序列并自组装成任何一维和二维结构的DNA晶体。DNA分子这种底端向上(bottom-up)的自组装模式为我们提供了一种精确合成纳米材料的方法。本文将从程序化设计、合成刚性的DNA分子瓦(DNA tile)、分子瓦自组装成二维DNA晶体以及二维DNA晶体作为模板在纳米技术中的应用等方面展开，简述这一新奇的并且有着潜在应用前景的研究领域的最新进展。     

DNA分子组装体研究进展*

DNA分子组装体在基因治疗、电子转移、分子器件和纳米材料构筑等方面具有很强的应用前景.本文对近几年来DNA分子组装体的研究作了评述.     

苯丙氨酸二肽类分子自组装:分子设计、结构调控与材料应用

近年来,苯丙氨酸二肽类分子的自组装研究受到了广泛关注,已成为超分子化学、生物材料科学研究的前沿领域之一。苯丙氨酸二肽类纳米组装体因具有结构多样、易功能化以及良好的生物相容性等优点,在纳米制造、组织修复等方面展示出巨大的应用潜力。本文从分子设计、组装结构调控与材料应用三个层次系统综述了苯丙氨酸二肽类分子自组装的研究进展。首先总结了苯丙氨酸二肽类分子的修饰改性,包括乙酰基、芳香环、氨基酸、短肽等基团。然后,重点介绍了苯丙氨酸二肽类分子自组装的调控策略和方法,如溶剂、界面、气相、多组分共组装和酶催化组装。最后,介绍了苯丙氨酸二肽类自组装材料在纳米材料合成、传感检测、药物传递及组织修复等方面的应用现状,并分析了该领域今后的发展方向。     

基于DNA纳米结构的传感界面调控及生物检测应用

生物传感技术在环境、安全和医学诊断等应用中具有重要意义。如何精确调控自组装界面上生物识别探针与界面的相互作用来提高生物传感的性能则是其中的关键问题。常规界面组装过程中,DNA等生物分子往往在界面形成非均一的自组装层,分子结合能量壁垒高,识别效率低。我们通过构建有序DNA纳米结构,发展了纳米尺度精确调控界面性质的方法。通过在界面上形成以熵驱动主导的均匀自组装层,增加探针分子间的有效距离,并通过精确调控界面上DNA纳米结构的尺寸,显著提高界面DNA杂交效率与速率。我们在DNA四面体上修饰不同的生物识别分子(DNA、抗体、核酸适配体等),可构建通用检测平台,实现对核酸、蛋白、小分子及细胞的高灵敏检测,并且在复杂样本中同样保持了优异的检测性能。在此基础上,我们将四面体三维结构探针应用于细胞内以及活体检测,研究了DNA四面体在细胞内的运输途径及靶向定位方式,并实现对细胞内ATP分布的传感成像及小鼠体内肿瘤组织的靶向成像,有望发展活体生物传感的新探针。     

小分子共价DNA的组装及生物医学应用

DNA,由于其精确的碱基互补配对、良好的生物相容性、稳定的物理化学性质,不仅可用于组装各种形状和尺寸的纳米结构,而且可以设计动态的纳米器件。为了进一步拓展DNA的应用,可通过化学修饰引入功能分子或基团,从而实现二者功能的集成。目前,DNA与高分子、树状分子、多肽和蛋白等共价有机杂化体的合成、组装及在药物运输和控释等领域的应用已研究得比较成熟,而结构和功能多样的小分子与DNA共价杂化体,由于疏水小分子体积小,其组装受到限制,近年来科研者通过结构衍生或增多芳香环等研究其组装行为及应用。本文主要综述了疏水小分子共价连接DNA后的组装行为及其在生物医药领域的潜在应用,并对这类杂化体纳米材料的研究前景进行了展望。     

DNA分子介导的无机纳米自组装结构与生物传感检测

由DNA分子介导构建的无机纳米自组装结构,不仅在结构上能够可控调节、易于进行表面功能化修饰,而且其光学性质独特,在生物传感、生物成像、细胞原位分析的应用方面展现出了很大的优势。近年来,利用无机纳米材料在光、电、磁等方面特殊的功能特性,构建了一系列可用于原位分析活细胞内重要靶标物质的无机纳米自组装结构,丰富了分析化学的技术手段,推动了癌症等重大疾病早期诊断和治疗技术的进步,促进了生命科学的发展。本文对近年来DNA介导的无机纳米自组装结构用于生物领域的相关工作进展进行了总结,讨论了其面临的挑战,对其发展前景进行了展望,以期为生命、医学、生物学等领域的进一步发展提供参考。     

DNA-多肽复合分子的设计、组装与应用

DNA-多肽复合分子作为一类新型的自组装分子受到研究人员的广泛关注。DNA分子具有可编程性、高特异性、功能多样等优点,多肽分子是一类重要的生物小分子,能够通过分子自组装形成具有不同结构的纳米材料,因此,将二者通过共价交联,可以获得具有多级自组装行为的DNA-多肽复合分子,能够实现两类重要生物分子功能的集成优化,合成具有不同结构与功能的超分子自组装材料。此外,通过酶催化、DNA杂化、DNA链置换反应等,还可实现对多肽-DNA复合分子自组装行为的动态调控,进而模拟生命系统中复杂动态的自组装结构,强化相关材料在生物、化学、材料等领域的应用。本文讨论了DNA-多肽复合分子的设计、组装与应用方面的最新进展,最后基于目前DNA-多肽复合分子存在的一些问题对DNA-多肽复合分子的研究做了展望。     

基于DNA分子的纳米功能材料的设计、组装及应用

DNA除了作为一种遗传信息的载体分子之外,还可以通过折叠或组装从而形成特定的二维和三维结构。通过设计DNA分子的结构并探索其与纳米材料之间的相互作用的研究已经引起了国内外学术界的持续关注。DNA功能化的无机纳米材料促进了分析科学、生命科学以及环境科学的快速发展。本文将从疾病分子机制研究、疾病诊断和疾病治疗三个角度出发,探究面向生物医学分析应用的DNA分子功能化的无机纳米材料的设计与组装。除此之外,还对DNA功能化纳米材料技术的发展前景进行了展望。     

π-共轭体系超分子自组装

π-共轭体系因其分子结构的可设计性以及优异的光电性质得到了广泛的研究,其超分子自组装在制备结构复杂、规则的功能纳米材料方面表现出了显著的优势,且是调控材料宏观性质的一种有效的方法.因此,π-共轭体系超分子自组装已经成为近年来信息、材料、生物等前沿领域的研究热点.本文综述了π共轭体系超分子自组装的机理、外界环境的导向作用、自组装形态以及其在光电器件、生物传感等方面的应用研究,进一步提出了该领域尚待解决的问题并对其应用前景进行了展望.     

二氧化碳和丙烯直接合成甲基丙烯酸的NiPMo/TiO2催化剂的研究

用溶胶-凝胶法以磷钼酸(MPA)的镍盐溶液水解钛酸四丁酯制备了NiPMo/TiO2催化剂.使用ICP、 XRD、 TG-DTA、 IR、 TPD-MS和微反应技术研究了催化剂的化学组成、热稳定性、化学吸附性质和催化反应性能.杂多钼酸盐与TiO2通过O2-在TiO2表面发生了键合.在623 K下,杂多阴离子仍保持原有的Keggin结构.CO2在Lewis酸位Ni(Ⅱ)和Lewis碱位Ni-O-Mo的桥氧协同作用下生成CO2卧式吸附态Ni(Ⅱ)←O-(CO)←(O--Ni).丙烯有多种吸附态在催化剂上吸附.在563 K、 1 MPa和空速1500 h-1的反应条件下,丙烯的摩尔转化率为3.2%,产物MAA选择性为95%.     

Toward new camptothecins. Part 6: Synthesis of crucial ketones and their use in Friedländer reaction

In the context of the preparation of camptothecin and luotonin A analogs, the synthesis of some key keto-precursors and their use in Friedländer condensation are described. This paper also focuses on the stability of these keto intermediates and emphasizes the major differences between indolizinones and pyrroloquinazolinones series. Noteworthy is also the report of some original structures isolated as by-products of some experiments.     

CoFe2O4自形成磁性液体场致结构化对磁化的影响

The Langevin paramagnetic theory can’t describe the relation between magnetization of ferrofluids and applied magnetic field. The structuralization of ferrofluids, which is considered the main influence factor of the magnetization, is regarded. The part of magnetization works is deposited when the structure is forming. This action influences the magnetization of ferrofluids directly or indirectly. On the base of the “compressing” model, the Langevin function that usually describes the magnetization of ferrofluid is modified, and a well-fitted curve is obtained. An equation of the relation between the equivalent volume fraction after being “compressed” and the intensity of magnetic field is discovered, which approximately describes the process of magnetization. The relation between the approximate initial susceptibility and the volume fraction can be obtained from modified formula.     

Highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of 2,4-dichloropyridine enabling a novel approach to 2,4-bisanilinopyridine (BAPyd) libraries

The highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of the cheap and readily accessible reagent, 2,4-dichloropyridine with a range of anilines and heterocyclic amines is described. This new methodology is robust and provides a facile access to 4-chloro-N-phenylpyridin-2-amines on 0.25 mol scale. These intermediates undergo a further Buchwald–Hartwig amination at higher temperature to enable rapid exploration of the chemical space at C-4 and to provide a library of 2,4-bisaminopyridines.     

KMnO4-mediated oxidative CN bond cleavage of tertiary amines: Synthesis of amides and sulfonamides

KMnO₄-mediated oxidative CN bond cleavage of tertiary amines producing secondary amine was introduced, which was trapped by electrophiles (acyl chloride and sulfonyl chloride) to form amides and sulfonamides. The reaction could take place at mild condition, tolerating a wide range of function groups and affording products in moderate to excellent yields.     

Chemistry of heterocyclic compounds at the A. E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, over 50 years (Review)

The review contains a concise historical account and information on the most significant researches undertaken by the staff at the A. E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences on the Chemistry of Heterocyclic Compounds. Dedicated to Academician of the Russian Academy of Sciences B. A. Trofimov on his 70th jubilee. Translated from Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii, No. 10, pp. 1443–1502, October, 2008.     

Sulfur-directed metal-free and regiospecific methyl C(sp3)–H imidation of thioanisoles

Regiospecific and direct imidation of the methyl C(sp³)–H bond of thioanisoles is realized under mild and metal-free conditions with N-fluorobis(benzenesulfonyl)imide as an oxidant and nitrogen source. Proposed mechanism suggests that thionium ion intermediates and a Pummerer-type reaction are involved. The imidation has advantages such as high step-economy, excellent functionality tolerance, and regiospecificity, giving structurally diverse imidation products.     

Selective syntheses of 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones via temperature-dependent Rh(II)-carbenoid-mediated 2H-azirine-ring expansion

The Rh(II)-catalyzed reaction of 2-carbonyl-substituted 2H-azirines with ethyl 2-cyano-2-diazoacetate or 2-diazo-3,3,3-trifluoropropionate provides an easy access to 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones. These compounds can be selectively prepared from the same starting material using temperature as the only varied parameter. The 2-azabuta-1,3-diene intermediate, a common precursor for both heterocyclic products, isomerizes into 2H-1,3-oxazine under kinetic control, while 1H-pyrrol-3(2H)-one is the sole product of the reaction at elevated temperatures. According to DFT-calculations a one-atom oxazine ring contraction involving ring-opening to a 2-azabuta-1,3-diene intermediate, followed by a 1,5- and 1,2-prototropic shift leads to the consecutive formation of imidoylketene and azomethine ylide, which then further undergo cyclization to the pyrrole derivative.     

Synthesis of 1-benzyloxypyrazin-2(1H)-one derivatives

Different approaches for the synthesis of 1-benzyloxypyrazin-2(1H)-one derivatives from simple amino acids have been investigated. A library of 33 precursors for the preparation of N-hydroxy pyrazinones was obtained in moderate to good yields.