过渡金属离子与神经退行性疾病

介绍过渡金属离子在神经退行性疾病中的作用和生物学意义,以及一种可能的金属作用下的神经退行性疾病致病机理。重点介绍铜离子在老年痴呆症、家族性肌萎侧索硬化症、克雅氏症等疾病的致病机理方面的作用。     

金属蛋白研究中几个值得注意的动向

本文叙述了金属蛋白和金属酶研究中近年来几个值得注意的发展动向，即与金属离子相关的疾病（特别是神经退行性疾病）、金属离子在蛋白质的折叠、聚集和装配中的作用，金属伴侣分子、金属蛋白的设计和构建、金属蛋白与DNA相互作用。     

神经生物系统中的配位化学问题*

从上个世纪末开始,金属离子在神经生物系统中的作用受到了广泛的关注。生物学家开始注意到一些重要生理过程中金属离子的化学及生物化学问题。本文总结了近年来在该领域的最新研究进展,并着重介绍了过渡金属离子与神经退行性疾病之间的联系。     

固定金属离子亲和色谱--蛋白质分离的方法、原理、特性和应用

介绍了固定金属离子亲和色谱法(IMAC)的方法原理、金属螯合柱的制备、固定金属离子与蛋白质的相互作用以及影响这些作用的因素、不同色谱条件下各种作用力对蛋白质保留值的贡献、蛋白质的洗脱原理和IMAC在蛋白质分离纯化中的应用,论述了IMAC的特点、不足、克服的方法和今后应解决的问题。     

Langmuir膜及LB膜中的金属参与

本文主要介绍了金属离子与Langmuir膜及LB膜相互作用中静电、配位等作用方式及其对膜相态和分子二维排列的影响。在此基础上探讨了Langmuir膜对金属离子的识别与传感。以Langmuir膜和LB膜为二维模板诱导无机盐定向生长作为金属/单分子膜结合的重要应用在文中也进行了讨论。通过举例展示了金属离子参与的Langmuir膜和LB膜催化有机反应的特点。最后对金属参与的Langmuir膜和LB膜在功能化和器件化等方面的研究也作了论述， 并通过介绍金属螯合类脂分子的Langmuir膜在蛋白质等生物大分子界面定向聚集研究中的应用表明了金属参与的Langmuir膜及LB 膜在生命科学研究中的意义。全文贯穿了金属结合调节Langmuir膜和LB膜组装结构以及通过金属结合导入功能基团进行有序组装的思想。     

金属在生物和医学中的作用

金属元素在整个生命体系中起着重要的作用。金属离子与核酸、蛋白质等生物大分子的作用以及对神经系统的不正常的影响可以直接或间接地损伤DNA从而引起细胞的变异,进而导致各种疾病;同时我们可以根据这些特性研究金属离子的药物用于各种疾病的诊断和治疗。本文着重介绍了几种重要的金属和无机药物。     

肠道菌群及其代谢产物与神经退行性疾病关系研究进展

神经退行性疾病是一种发生于中枢神经系统,具有高度致残、致死性的疾病,主要发病人群为中老年群体,目前该类疾病的发病机制尚不清楚,没有有效的治疗策略。随着我国老龄化程度的加深,神经退行性疾病对居民身体健康造成严重威胁。肠道菌群作为寄生在胃肠道中的微生物,与人体呈互利共生的关系,对生命健康起到至关重要的作用,神经退行性疾病的发展伴随着肠道菌群及其相关代谢产物的改变。文章综述了肠道菌群及其代谢产物与神经退行性疾病相互影响的机制,并探讨通过肠道菌群治疗神经退行性疾病的潜在价值,以期为神经退行性疾病的治疗提供新的研究方向。     

小分子细胞自噬诱导剂用于治疗神经退行性疾病

大量突变和错误折叠的蛋白质在细胞内聚集是神经退行性疾病产生的基础，研究发现一些小分子可以通过引起细胞自噬而降解细胞内聚集的突变蛋白，为治疗神经退行性疾病提供了新的方法，本文对神经退行性疾病的发病机理，细胞自噬的机理以及对神经退行性疾病的作用进行了综述。     

姜黄素抑制金属离子诱导的丝素蛋白构象转变及其作用机理

以丝素蛋白(SF)为神经退行性疾病相关蛋白的模型蛋白, 分析了姜黄素(Curcumin)对Zn(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)离子诱导的丝素蛋白构象转变的干预作用及其作用机理, 试图探讨姜黄素在神经退行性疾病中的预防与治疗作用. 结果表明, 姜黄素可通过与Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)离子络合, 干预金属离子诱导的丝素蛋白构象转变, 并且所形成的络合物Cu(Ⅱ)-Curcumin可抑制丝素蛋白的构象转变, 但是Zn(Ⅱ)-Curcumin络合物不具有这种能力. 因此, 基于姜黄素对于金属离子诱导的丝素蛋白构象转变具有良好的干预作用, 可以将姜黄素作为神经退行性疾病预防和治疗的潜在候选药物.     

多齿配体-硅胶色谱介质的制备与评价

以新型环保多齿螯合剂——亚氨基二琥珀酸(IDS)为配体,在优化条件下,合成了IDS-Silica固定相。用电位滴定法测定了固定相上IDS的键合量。考察了IDS-Silica柱的色谱特性以及金属螯合特性。使用制备柱成功地分离了标准蛋白质混合物,该制备柱展现出了典型的阳离子交换特性。用电感耦合等离子体原子发射光谱法考察了金属离子在IDS-Silica固定相上的键合特性。结果表明,金属离子在IDS-Silica固定相上键合量的变化规律与它们同该固定相螯合的强弱顺序一致。通过比较金属Cu~(2+)在4种不同氨羧类配体硅胶柱上的键合量,发现IDS对金属离子具有强的螯合能力。IDS对金属离子的强螯合特性为其今后作为固定金属亲和色谱填料奠定了基础,为缓解亲和柱在使用过程中固定金属离子的流失提供了一种有效的解决方法。     

Cyclodextrins 3‐Functionalized with 8‐Hydroxyquinolines: Copper‐Binding Ability and Inhibition of Synuclein Aggregation

Neurodegenerative diseases such as Parkinson's and Alzheimer's diseases are multifactorial disorders related to protein aggregation, metal dyshomeostasis, and oxidative stress. To advance understanding in this area and to contribute to therapeutic development, many efforts have been directed at devising suitable agents that can target metal ions associated with relevant biomolecules such as α‐synuclein. This paper presents a new cyclodextrin–8‐hydroxyquinoline conjugate and discusses the properties of four cyclodextrins 3‐functionalized with 8‐hydroxyquinoline as copper(II) chelators and inhibitors of copper‐induced synuclein aggregation. The encouraging results establish the potential of cyclodextrin–8‐hydroxyquinoline conjugates as chelators for the control of copper toxicity.     

Unusual Cyclodextrin Derivatives as a New Avenue to Modulate Self‐ and Metal‐Induced Aβ Aggregation

Mounting evidence suggests an important role of cyclodextrins in providing protection in neurodegenerative disorders. Metal dyshomeostasis is reported to be a pathogenic factor in neurodegeneration because it could be responsible for damage involving oxidative stress and protein aggregation. As such, metal ions represent an effective target. To improve the metal‐binding ability of cyclodextrin, we synthesized three new 8‐hydroxyquinoline‐cyclodextrin conjugates with difunctionalized cyclodextrins. In particular, the 3‐difunctionalized regioisomer represents the first example of cyclodextrin with two pendants at the secondary rim, resulting in a promising compound. The derivatives have significant antioxidant capacity and the powerful activity in inhibiting self‐induced amyloid‐β aggregation seems to be led by synergistic effects of both cyclodextrin and hydroxyquinoline. Moreover, the derivatives are also able to complex metal ions and to inhibit metal‐induced protein aggregation. Therefore, these compounds could have potential as therapeutic agents in diseases related to protein aggregation and metal dyshomeostasis.     

A Bioinorganic View of Alzheimer’s Disease: When Misplaced Metal Ions (Re)direct the Electrons to the Wrong Target

Metal ions Cu, Zn and Fe, seem to play a pivotal role in Alzheimer’s disease and other neurodegenerative diseases. In order to understand this in a broader sense, one has to considerer the peculiarities of metal metabolism in the brain compared to most other tissues, as well as the importance of the redox active metal ions, Fe and Cu, in oxygen metabolism and the connected oxidative stress.     

金属纳米颗粒制备中的还原剂与修饰剂*

金属纳米颗粒由于其独特的光学、电学、化学性质以及各种潜在的应用价值,受到不少研究人员的广泛关注。实现金属纳米粒子尺寸、形貌可控,改善粒子分散性和稳定性,提高产率及纯度已成为具有挑战性的研究课题,不断发展和完善金属纳米粒子的合成方法则显得尤为重要。本文总结了目前制备金属纳米材料的几种化学方法：化学试剂还原法、电化学还原法、辐射还原法等,分类介绍了化学试剂还原法中常用的无机、有机还原剂,以及含氮、磷、羧基、巯基小分子有机化合物以及高分子聚合物等修饰剂并重点总结了其还原和修饰机理。     

金属配位化合物在生物分析、成像以及染色方面的应用

由于优越的光物理和光化学特性,很多金属配合物长期以来被用于生物传感器、生物探针和医学诊断等领域。本文综述了近年来已经或有望成功应用于生命科学基础研究和临床医学诊断众多领域中的多种金属配位化合物,包括几种在成功商业化的体外诊断系统中作为分子探针、生物标记物或蛋白染色剂而广泛应用的金属钌配位化合物和稀土金属配位化合物,在核磁共振成像技术中作为造影剂或影像增强剂的系列金属钆配位化合物,以及在细胞成像、生物标记和蛋白质分析应用中极具商业化应用前景的一些新型环金属铱配位化合物等。此外,本文还对金属配合物结合纳米结构及技术在生物医学领域中的应用作了简单介绍和展望。     

基于局域表面等离子体共振效应的光学生物传感器*

贵金属纳米粒子表现出许多常规块体材料所不具备的优异性能,其中局域表面等离子体共振 (LSPR) 特性是研究热点之一。LSPR 的形状和位置与纳米粒子的组成、大小、形状、介电性质以及局域介质环境密切相关。基于这一特性,贵金属纳米粒子已广泛应用于光学生物传感器、光过滤器和表面增强光谱等领域。本文对各种结构的贵金属纳米粒子的制备方法及其在光学生物传感器中的应用进行了综述,并对 LSPR 纳米传感器的未来发展前景做了展望。     

贵金属助剂对费-托合成用钴基催化剂的促进作用

贵金属助剂促进的费-托合成用钴基催化剂具有高活性和长链烃(C₅⁺)选择性优越等特点,被广泛应用于由合成气制清洁燃料的合成反应中。 本文重点讨论了贵金属助剂对活性钴物种的结构（还原度、分散度、双金属颗粒或合金的构成）, 钴基催化剂稳定性以及其对费-托合成的反应速率和产物选择性的影响规律。     

Rapid label-free detection of metal-induced Alzheimer’s amyloid β peptide aggregation by electrochemical method

Amyloid β peptide plays a critical role in the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD). Metal ions are highly enriched in cerebral amyloid deposits in AD and are proposed to be able to mediate Aβ conformation. Therefore, a rapid, low-cost, and sensitive detection of metal-induced Aβ aggregation and their relation to AD is clearly needed for the clinical diagnosis and treatment. In this report, we study metal-induced Aβ aggregation by a rapid, label-free electrochemical method and monitor both the aggregation kinetics and the morphology in the absence or presence of Zn (II) and Cu (II). Different electrochemical behaviors of Aβ in the absence or presence of metal ions have been observed both in the aggregation kinetics and final aggregates. Our results provide new insights into the application of the rapid, low-cost and sensitive electrochemical device for clinical diagnosis of metal effects on AD or other neurodegenerative diseases which are related to protein misfolding.     

一维金属/半导体异质结纳米材料的制备及性能研究*

一维金属/半导体异质结纳米材料因其新颖的结构、独特的光电特性和在纳电子领域应用的巨大优势和潜力而受到广泛的关注和重视。本文基于国内外最新研究进展及本课题组的研究工作,系统综述了近年来逐步建立起来的一维金属/半导体异质结纳米材料的制备方法及其性能研究。着重介绍了化学气相沉积法、热蒸发沉积法、模板法、自组装法和液相法等几种比较重要的制备方法,并分析了它们的优缺点;详细分析了此类纳米材料库伦阻塞效应、肖特基二极管现象、欧姆接触特性、电致发光特性等性能的特点。文章最后指出液相法能有效获得高质量和技术可用的一维金属/半导体异质结纳米材料,使用该法进行制备和性能研究将成为此类纳米材料的未来发展方向。