分子仿生体系的设计与物性研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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分子仿生体系的设计与物性研究

项目名称：分子仿生体系的设计与物性研究
项目类别：重点项目
批准号：20833010
申请代码：B0305
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2009-01-01-2012-12-31

项目负责人：李峻柏
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院化学研究所
批准年度：2008

中文摘要：

分子仿生即是在分子水平上，通过人工分子设计和组装对生物体的某一组成、结构单元或功能进行模仿，构造新型的功能化有序分子结构体系或分子器件，是将化学、物理、分子生物学与纳米科学综合交叉起来的重要科学前沿。多肽、蛋白质和磷脂是生物体组成及活动的基本结构单元，是生物膜和细胞的重要组成部分，具有完整和规律的分子结构，从分子仿生的角度对其组装体进行研究，能有助于最直接地了解生物体中物质传递，能量运输和信号传导的物理化学过程。本项目基于分子仿生的思路，开展多肽的设计、合成，构筑具有不同结构层次的有序分子组装体，揭示从分子到有序结构、不同结构的形成及相互转变的内在规律和调控方法；选择有代表性的活性马达蛋白-ATPase，用于分子组装，实现活性仿生体系的设计、组装和调控。通过该项目的实施，建立并发展分子仿生体系研究的新概念与新方法，在相关领域做出有影响的工作并形成我们自己的特色。

中文主题词：分子仿生；物理化学性质；多肽；分子马达；分子组装

英文摘要：

molecular biomimetic；physica chemical property；peptide；molecular motor；molecular assembly

英文主题词： molecular biomimetic；physica chemical property；peptide；molecular motor；molecular assembly

结论摘要：

本项目基于分子仿生的思路，开展肽分子的设计、合成，构筑具有不同结构层次的有序分子组装体，揭示从分子到有序结构、不同结构的形成及相互转变的内在规律和调控方法；选择有代表性的活性马达蛋白用于分子组装，实现活性仿生体系的设计、组装和调控。开展了生物分子/无机材料相互作用，仿生物有序自组装结构及复合体系的制备、机理研究及相关领域应用的探索。肽分子自组装是生物体中广泛存在的一种现象，也是分子仿生体系的重要组成部分。项目组利用肽分子二苯丙氨酸及其衍生物作为自组装基元，构筑了一系列肽基纳米结构。通过肽分子设计、组装体系的溶剂参数、温度和后处理条件的探索，成功实现了对肽纳米多级结构的有效调控。开展了以肽纳米结构材料作为基因和药物的载体，及作为组织工程支架材料应用方面的研究。以肽自组装纳米结构作为模板，制备了具有表面拉曼增强性质的金表面。项目组基于血红蛋白、葡萄糖氧化酶和胰岛素等组装制备了一系列功能化蛋白质微胶囊，开展了其在药物缓释、血液替代品方面的应用研究。构筑了基于马达蛋白FoF1-ATP酶和蛋白质胶囊的活性仿生体系，实现了酶催化反应驱动的质子梯度，实现了ATP的体外合成。利用线性生物分子马达-驱动蛋白和智能化微胶囊的特点，设计和组装了一类新的活性纳米尺度仿生体系，研究了驱动蛋白与层层组装微胶囊的分子组装体系的构筑方法，及其在生物物理和纳米器件研究领域的潜在应用价值。开展了生物分子/无机材料相互作用，仿生物有序自组装结构及复合体系的制备及机理研究，开展了其在药物运输和肿瘤治疗等方面的应用研究。制备了一系列无机/生物分子杂化体系，如基于多孔二氧化硅和核酸适配体的复合抗肿瘤药物控释体系，以及具有葡萄糖响应性的胰岛素控释体系。在海藻酸钠凝胶体系中得到了碳酸钙超方解石结构，对其开展了仿生矿化机理研究，制备了海藻酸钠和羟基磷灰石复合生物支架材料，探索了其在组织细胞培养方面的应用。项目执行四年期间在国内外学术期刊上发表论文62篇，出版专著4部（章），申请专利10件，获得授权发明专利3件。培养博士后2名，博士13名，硕士6名。通过该项目的实施，建立并发展分子仿生体系研究的新概念与新方法，在相关领域做出有影响的工作并形成我们自己的特色。

成果综合统计