微生物多糖可德胶的区域选择性取代及其衍生物的功能性和流变学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21774075
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0509.生态环境材料化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Polysaccharides are important natural biopolymers with special conformation and structures, functions and physicochemical properties. Chemical modification of polysaccharides to improve their functionality and find their industrial applied prospect have attracted great interests in scientific and industrial fields. The aim of the project is to develop a series of novel and functional ester and ether derivatives from the microbial polysaccharide of bioactive curdlan, a beta-1, 3-glucan, different from beta-1, 4-glucan of cellulose and alpha-1, 4-glucan of starch, by using regioselective substitution, and thereby study their molecular conformation, rheological properties and structure-property relationship. The driving force and mechanism of conformation change will be clarified by investigating the influence of regioselective substitution at different positions in anhydroglucose unit on the triple-helix dissociation and single-helix self-assembly behaviour of curdlan. We will also investigate the effect of degree of substitution and distribution of substitution on the molecular conformation and properties, and further elaborate the gelation mechanism and solution behaviour of curdlan. To meet the needs of the national economic development and the requirements of industrial applications, new functionalities of the regioselectively substituted curdlan derivatives, especially rheological properties such as thickening, emulsification, and interfacial activity/viscoelasticity that native curdlan does not possess and have tremendous practical values largely and widely in many industrial fields will be explored. The structure-property relationship of regioselectively substituted curdlan derivatives will provide theoretical basis and technical support for the development and new applications of microbial polysaccharide derivatives.
多糖是一类十分重要的天然大分子,具有独特的构象结构、功能以及物化性质。对多糖进行化学改性以提高其功能性和发掘其工业应用前景一直广受关注。本项目拟采用区域选择性取代方法,发展一类有别于beta-1, 4型纤维素和alpha-1, 4型淀粉的,基于具有生物活性的beta-1, 3型葡聚糖可德胶的典型功能性酯类和醚类新产物,并研究其分子构象、流变学性质及构效关系。通过揭示不同位点取代对螺旋结构解离和自组装的影响,阐明分子构象变化的机理;通过精确调控取代分布和取代度揭示不同取代方式对分子构象和性能的影响,阐明凝胶机理和溶液行为。服务于国民经济发展和相关工业化应用的需求,发掘可量大面广应用的可德胶衍生物的新功能,特别是从流变学角度发掘原可德胶不具有的、有重大应用价值的增稠性、乳化性、界面活性和粘弹性,建立可德胶衍生物结构与性能之间的关系,为新型微生物葡聚糖衍生物的开发和应用提供理论依据和技术支持。

结项摘要

化学改性和分子构象研究是多糖大分子研究和应用发展的重要内容,分子构象和性能有本质的内在关系。通过化学改性,可改善多糖的既有性质或赋予其新功能,而既有性能的提高或新功能的获得又与改性导致的分子构象及构象变化密切相关。可德胶多糖是具有独特流变学性质和生物活性的葡聚糖,对其化学修饰可以诱导修饰位点附近的构象变化,从而影响其独特的理化性质和生物活性。本项目着重开展了多糖化学改性特别是可德胶多糖的羧甲基化和烷基化研究,合成了一系列不同分子量、不同取代度、不同取代分布的多糖衍生物。通过多种技术手段,详细研究了这些改性产物的结构、溶液和凝胶的流变学性质和生物相容性;系统分析了不同醚化可德胶衍生物的区域取代以及取代导致的不同分子构象和构象变化,揭示了多糖衍生物特别是可德胶衍生物构效关系的本质性影响因素和规律;从流变学角度发掘了有重要应用价值的增稠性、乳化性、界面活性和粘弹性性质,建立起了衍生物结构与性能之间的关系;提出了有别于可德胶物理交联凝胶传统制备方法的新方法和新机理;揭示了多糖分子结构参数-流变学性质-功能特性之间的关系和规律,并在多个领域开展了多糖及其衍生物作为的应用研究,以期为工业化实际应用提供坚实的理论依据和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(4)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
In situ Room-temperature Cross-Linked Highly Branched Biopolymeric Binder Based on Diels-Alder Reaction for High-Performance Silicon Anodes in Lithium-Ion Batteries
基于狄尔斯-阿尔德反应的原位室温交联高度支化生物聚合物粘合剂用于锂离子电池高性能硅阳极
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhixiang Cai;Shanming Hu;Yue Wei;Yalong Guo;Tao Huang;Aisui Yu;Hongbin Zhang
  • 通讯作者:
    Hongbin Zhang
Rheological characterization of novel carboxymethylated curdlan-silica hybrid hydrogels with tunable mechanical properties
具有可调机械性能的新型羧甲基化凝胶多糖-二氧化硅杂化水凝胶的流变学表征
  • DOI:
    10.1016/j.carbpol.2019.115578
  • 发表时间:
    2020-02-15
  • 期刊:
    CARBOHYDRATE POLYMERS
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Cai, Zhixiang;Wu, Juan;Zhang, Hongbin
  • 通讯作者:
    Zhang, Hongbin
基于透明质酸构建的功能材料及其在生物医药领域中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    功能高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱益锐;蔡志祥;郭亚龙;张洪斌
  • 通讯作者:
    张洪斌
Comprehensive physical visualisation of the chain conformation and solution property of carboxymethylated konjac glucomannan: Comparison of charged and uncharged polyelectrolytes
羧甲基化魔芋葡甘聚糖链构象和溶液性质的全面物理可视化:带电和不带电聚电解质的比较
  • DOI:
    10.1016/j.foodhyd.2021.106725
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Food Hydrocolloids
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Li Ruiqi;Wu Min;Guo Yalong;Zhang Hongbin
  • 通讯作者:
    Zhang Hongbin
The effect of carboxymethylation on the macromolecular conformation of the (1 → 3)-/-D-glucan of curdlan in water
羧甲基化对凝胶多糖(1→3)-/-D-葡聚糖在水中大分子构象的影响
  • DOI:
    10.1016/j.carbpol.2021.118456
  • 发表时间:
    2021-07-24
  • 期刊:
    CARBOHYDRATE POLYMERS
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Cai, Zhixiang;Zhang, Hongbin
  • 通讯作者:
    Zhang, Hongbin

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其他文献

多糖对客体分子非共价改性的研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张洪斌
天然大分子食品水溶胶的增稠性、粘弹性和协同作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张洪斌
分段施工单箱双室悬臂箱梁的剪力滞效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    筑路机械与施工机械化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张洪斌;雷赟;马敏;谭潇;齐海鹏;任翔
  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛峰松;张洪斌;张惟杰
  • 通讯作者:
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基于复杂网络的快递网络性质分析
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨华;张洪斌;聂玉超;樊瑛
  • 通讯作者:
    樊瑛

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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