分子仿生体系在纳米生物工程应用中的研究进展.pdf

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1、讲学屯叔2013年第58卷第24期：2393～2397《中国科学》杂志社1^n^nIv_scichina．comcsb．scichina．cornSCIENCECHlNAPREss分子仿生体系在纳米生物工程应用中的研究进展杨洋①，李峻柏①②①国家纳米科学中心，北京100190；②中国科学院化学研究所，北京100190联系人，E—mail：jbli@iccas．ac．cn2013．O1—17收稿，2013．03—28接受，2013—07．02网络版发表国家重点基础研究发展计划(2o09cB9301O1)和国家自然科学基金(21003027，21273055)

2、资助摘要分子仿生研究在纳米生物工程领域具有重要的研究意义，近年来相关方面的工作得到了迅关键词速发展．分子仿生的研究主要是在分子水平上对一些典型的生物分子，如磷脂、肽和蛋白等结构分子仿生与功能模拟，重新设计或组装成与其结构和功能相似的新的仿生体系，研究和探索其在生物体中生物工程纳米材料的自组装过程、识别能力以及物质传输等功能．在分子尺度上认识和理解生物结构单元在生物体生物材料中的物理化学机制，为新型仿生体系的构建和生物材料的研发提供重要的实验依据．许多生命体的基本单元，如氨基酸、蛋白质、多白来构造新型的生物纳米材料和器件，使得活性蛋肽和细胞膜等，其尺寸都在纳

3、米范围．分子仿生是纳白能够在合成的环境中保持其生物活性和功能，并米技术发展的一个重要方面，也是生物学和纳米科赋予合成材料某些相应的特性_4]．学与工程的重要结合点．磷脂、多肽和蛋白质是生物因此，用化学和物理的方法，与纳米工程相结合，体的基本组成或活动单元，是生物膜和细胞的重要设计和构造新型的具有生物功能的材料和器件具有组成部分，具有完整和规律的分子结构．从分子仿生重要研究意义．我们可以利用各种不同的分子问弱的角度对其组装体进行研究，有助于人们更直接地相互作用构筑具有不同结构的有序分子组装体，揭了解生物体中物质传递、能量运输和信号传导的物理示从分子到有序组装

4、体，以及不同仿生结构体系形化学过程】．成及相互转变的内在规律和调控方法，通过对合成对于人工合成的多肽分子来说，模仿其在生物材料结构与功能的理论研究，指导纳米材料和纳米体系中的结构与功能，是通过分子间的相互作用、相孔隙的设计、组织(装)及可控操作条件的优化．针对互识别或特异性结合，以及基于这些相互识别和特上述领域，本文将对国际上以及本课题组在近几年异结合的分子自组装来实现的．自组装是连接生物的研究进展作简要介绍．分子结构与性能的桥梁，也是分子仿生研究的重要1以肽为基础的纳米结构的组装及其应用途径．例如，以人工合成多肽为基础的自组装，不仅有利于理解生命的基本活

5、动和许多重大疾病的发病作为仿生体系的自组装构筑基元，生物活性分机制，也有利于通过分子仿生的手段制备新的功能子——肽是一类备受关注的研究对象，因为其容易合材料及生物医用材料，更深层次地理解生物活动的成、相对稳定且易于化学修饰或生物功能化．作为自本质I3]．分子仿生不仅仅局限于人工模仿生物体系的组装的构筑基元，寡肽分子是目前研究较为热门的某些特定结构、功能或性质．随着分子生物学和现代一类物质，它们有相对简单的结构、易于组装的性能生物分离技术的发展，人们可以直接地利用活性蛋和广泛应用的前景．目前国际上Kern[5]，Ulijn[61和gl用格式：杨洋，李峻柏．分

6、子仿生体系在纳米生物工程应用中的研究进展．科学通报，2013，58：2393—2397YangY，LiJB．Progressofmolecularbiomimeticssystemsinnano—bioengineering(inChinese)．ChinSciBull(ChinVer)，2013，58：2393-2397doi：10．1360／9720121856m¨M"加7MahlerA，RechesM，RechterM，eta1．Rigid，self-assembledhydrogelcomposedofflmodifiedaromaticdipep

7、tide．AdvMater，2006，18：1365-13708ZhuP，YanX，SuY，eta1．Solvent-inducedstructuraltransitionofself-assembleddipeptide：Fromorganogelstomicrocrystals．ChemEuropJ，2010，16：3176—3183SuY，HeQ，Yanx，eta1．PeptidemesocrystalsastemplatestocreateanAusurfacewithstrongersurface—enhancedRamanspectroscop

8、icproperties．ChemEuropJ，2011，17：3