人工模拟酶的制备、性质及分析应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21675151
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Artificial enzymes, an emerging branch of catalysts to imitate the essential and general principles of natural enzymes, overcome the shortages of natural enzymes due to their simple preparation, low cost, high stability and easy storage. Within the tremendous progress in the field of nano-research, nanomaterials-based artificial enzymes to mimic different kinds of enzymes have drawn widespread attentions. Based on the achievements in nanotechnology, a variety of enzyme-like nanomaterials can be synthesized controllably and modified by the chemical or biological approaches in order to obtain high performances, such as prominent catalytic efficiency, specificity, stability and biocompatibility. To develop the enzymatic reaction model for artificial enzymes needs the further understanding of the catalytic mechanism of nanomaterials-based enzyme mimetics. The aim is to exploit their potential and wide applications in chemical/biochemical analysis, biofuel cells, cells, tissue and in vivo analysis and provide more data for understanding life activities.
人工模拟酶作为一类新兴的催化剂,弥补了天然生物酶的诸多不足,并且制备简单,成本低廉,稳定性好,易于保存。随着纳米科技的蓬勃发展,纳米材料优异的类酶特性引起人们的普遍关注。本项目拟借助于纳米科技发展的新成果,发掘新型人工模拟酶,可控合成高催化性能、高稳定性的具有类酶性质的纳米材料,通过化学修饰和生物改造,优化其性能以达到高特异性和生物相容性。深层次理解纳米材料作为人工模拟酶的催化机制,建立人工模拟酶催化反应模型。另外,着重于化学/生物化学分析的研究热点,发挥类酶纳米材料独有的优势,实现其在化学/生物化学分析和生物燃料电池领域的广泛应用,进而开发其在细胞、组织乃至活体内的应用潜能,为进一步研究生命活动提供依据。

结项摘要

纳米酶的提出和发展极大地推动了人工模拟酶的进步,并已在生物分析等领域展现了重要的潜力。然而,以往发表的纳米酶研究报告在活性、特异性和催化机制等方面与天然酶仍有很大的差距。在本项目中,我们揭示了普鲁士蓝模拟天然过氧化物酶的催化机理,并创新设计制备基于单原子催化剂的模拟酶,很大的提高了催化活性,并且提出了单原子纳米酶的概念。针对纳米酶特异性差这一缺点,我们通过学习天然酶的活性中心配位结构,合成了MOF-818,模拟天然儿茶酚(多酚氧化酶)的结构,呈现出多酚氧化酶的性质,并且对儿茶酚的催化氧化有非常高的特异性。此外我们合成的多种纳米酶在过氧化氢的检测和葡萄糖传感方面均取得了明显提高。通过本项目的研究,对于设计高活性和特异性的纳米酶具有重要指导意义。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ultrastable and ultrasensitive pH-switchable carbon dots with high quantum yield for water quality identification, glucose detection, and two starch-based solid-state fluorescence materials
用于水质识别、葡萄糖检测的具有高量子产率的超稳定和超灵敏的pH可切换碳点以及两种淀粉基固态荧光材料
  • DOI:
    10.1007/s12274-020-2965-8
  • 发表时间:
    2020-08-07
  • 期刊:
    NANO RESEARCH
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Chao, Daiyong;Chen, Jinxing;Dong, Shaojun
  • 通讯作者:
    Dong, Shaojun
Porous Co3O4 nanoplates with pH-switchable peroxidase- and catalase-like activity
具有 pH 可切换的过氧化物酶和过氧化氢酶样活性的多孔 Co3O4 纳米板
  • DOI:
    10.1039/c8nr06162a
  • 发表时间:
    2018-10-28
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wang, Qingqing;Chen, Jinxing;Dong, Shaojun
  • 通讯作者:
    Dong, Shaojun
A respiration substrate-less isolation method for acute toxicity assessment
用于急性毒性评估的无呼吸底物分离方法
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2019.125511
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    He Jingting;Zhai Junfeng;Yu Dengbin;Fang Youxing;Liu Chang;Liu Ling;Dong Shaojun
  • 通讯作者:
    Dong Shaojun
Atomic engineering of single-atom nanozymes for enzyme-like catalysis.
用于类酶催化的单原子纳米酶的原子工程
  • DOI:
    10.1039/d0sc03522j
  • 发表时间:
    2020-08-11
  • 期刊:
    Chemical science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wu W;Huang L;Wang E;Dong S
  • 通讯作者:
    Dong S
GOx@ZIF-8(NiPd) Nanoflower: An Artificial Enzyme System for Tandem Catalysis
GOx@ZIF-8(NiPd) Nanoflower:串联催化的人工酶系统
  • DOI:
    10.1002/anie.201710418
  • 发表时间:
    2017-12-11
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang, Qingqing;Zhang, Xueping;Dong, Shaojun
  • 通讯作者:
    Dong, Shaojun

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  • 通讯作者:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张宇
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    10.13208/j.electrochem.151243
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张玲玲;董绍俊
  • 通讯作者:
    董绍俊

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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

        graph TD
          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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