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无机化学学报 2024年第12期40卷 2286-2302页

作者：李兆新魏瑞波张敏王泽峰郑晶刘剑波湖南大学化学化工学院化学生物传感与计量学国家重点实验室生物纳米与分子工程湖南省重点实验室长沙410082

自下而上构建能够模拟活细胞基本特征的人工区室(原生细胞)的研究正在快速发展。这不仅在非生命与生命之间架起了桥梁,也为生命起源提供了重要的研究线索。此外,无机原生细胞表现出更高的化学和机械稳定性、生物相容性,以及膜设计灵活... 详细信息

自下而上构建能够模拟活细胞基本特征的人工区室(原生细胞)的研究正在快速发展。这不仅在非生命与生命之间架起了桥梁,也为生命起源提供了重要的研究线索。此外,无机原生细胞表现出更高的化学和机械稳定性、生物相容性,以及膜设计灵活性。因此,它们具有非常广泛的研究前景,尤其在细胞仿生和生物催化领域展现了巨大潜力。本文介绍了无机原生细胞的基本特征,然后综述了它们的构建方法,重点介绍了无机胶体小体、磁性纳米粒子以及多金属氧簇3种主要腔室类型。最后,讨论了它们在细胞仿生和生物催化中的最新应用,并分析了当前的挑战和展望了未来的发展方向。

关键词：无机原生细胞胶体囊磁性纳米颗粒多金属氧簇生物催化

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人造细胞的化学构建及其生物医学应用研究

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化学进展 2022年第11期34卷 2462-2475页

作者：蔡雪儿简美玲周少红王泽峰王柯敏刘剑波化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室长沙410082

人造细胞是模拟生物细胞结构,人工构建的与细胞功能相近的微米囊泡。人造细胞的构建主要有两种模式:自上而下模式主要利用生物学方法对生物基因序列进行重新设计,获得具有细胞类似结构功能的人造细胞;自下而上模式主要利用化学方法采用... 详细信息

人造细胞是模拟生物细胞结构,人工构建的与细胞功能相近的微米囊泡。人造细胞的构建主要有两种模式:自上而下模式主要利用生物学方法对生物基因序列进行重新设计,获得具有细胞类似结构功能的人造细胞;自下而上模式主要利用化学方法采用非生命物质构筑简化的细胞结构模型。自下而上化学模式构建的人造细胞大多只包含执行所需功能的最小单元,具有简单的细胞仿生的结构与功能。本文详细综述了人造细胞的构建模式以及化学构建人造细胞的常见类型,包括脂质囊泡、蛋白体囊泡、聚合物囊泡、凝集体液滴和胶体囊泡等,总结了人造细胞在分析传感、细胞结构与功能模拟、生物载体转运、微纳米反应器、疾病诊疗方面的生物医学应用现状。

关键词：人造细胞自下而上化学构建生物医学应用

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基于i-motif的生物医学应用纳米系统:pH成像、药物控释和肿瘤诊疗

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分析测试学报 2022年第4期41卷 486-497页

作者：马文杰黄金程洪贾瑞晨陈彪孙欢欢吴宇辰何晓晓王柯敏湖南大学生物学院湖南长沙410082 湖南大学化学化工学院化学/生物传感与化学计量学国家重点实验室湖南省生物纳米技术与分子工程重点实验室湖南长沙410082

I-motif作为一种新型pH敏感元件,因其在不同pH条件下可以进行快速的构象转变,以及具有自动化合成、优异的生物相容性和灵活的功能化整合等优点,在生物医学领域引起了广泛的关注和研究热潮。该文介绍了i-motif的基本性能,综述了基于i-mo... 详细信息

I-motif作为一种新型pH敏感元件,因其在不同pH条件下可以进行快速的构象转变,以及具有自动化合成、优异的生物相容性和灵活的功能化整合等优点,在生物医学领域引起了广泛的关注和研究热潮。该文介绍了i-motif的基本性能,综述了基于i-motif的纳米系统在细胞pH成像、pH控制的药物释放和pH响应型肿瘤诊疗一体化等生物医学领域的应用研究进展,总结了基于i-motif的纳米系统在生物医学应用中面临的挑战,并展望了基于i-motif的纳米系统在精准医学中的应用前景。

关键词： i-motif pH成像 pH控制的药物释放 pH响应型肿瘤诊疗

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自下而上构建人工细胞及其生物医学应用

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集成技术 2024年第4期13卷 30-50页

作者：闫玉玲张敏鞠秀琴刘剑波湖南大学生物纳米与分子工程湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室长沙410082

构建具有特定细胞模拟功能的人工细胞有助于探索天然生物细胞系统中复杂的生物反应过程和细胞功能,并为深入了解生命起源提供便利。对于人工细胞的构建方法而言,无论是基于自上而下的原则,还是基于自下而上的原则,在过去的几十年里,都... 详细信息

构建具有特定细胞模拟功能的人工细胞有助于探索天然生物细胞系统中复杂的生物反应过程和细胞功能,并为深入了解生命起源提供便利。对于人工细胞的构建方法而言,无论是基于自上而下的原则,还是基于自下而上的原则,在过去的几十年里,都取得了很大进展,并得到广泛应用。基于人工细胞构建策略的不同,人工细胞可分为“自上而下”的人工细胞和“自下而上”的人工细胞。自下而上的合成生物学是一个新兴的互补学科,它寻求从天然或合成成分中构建人工细胞。自下而上的合成生物学的目标之一是构建或模拟天然生物细胞中存在的复杂路径。人工细胞来源于脂质、聚合物、脂质/聚合物杂化体、天然细胞膜、金属有机框架和凝聚体等。真实细胞内各种物质如蛋白质、基因、线粒体等可以结合在人工细胞表面或包裹在人工细胞内部,从而使人工细胞被赋予各种功能。此外,人工细胞不仅可作为载药系统及信息交流载体,还可代替功能受损的细胞,恢复机体的正常运转。首先,介绍基于自下而上策略构建人工细胞的方法和分类;其次,讨论人工细胞的多种应用;最后,对人工细胞的未来发展前景进行展望。

关键词：人工细胞自下而上磷脂囊泡生物应用

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维生素C/白藜芦醇纳米复合脂质体制备及其抗氧化性研究

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激光生物学报 2023年第3期32卷 226-233页

作者：李蔓吴晓娟刘腊梅周研司瑾何晓晓湖南大学生物学院化学生物传感与计量学国家重点实验室生物纳米与分子工程湖南省重点实验室长沙410082

本文以具有亲疏水特点的磷脂分子为基质材料,采用薄膜水化法制备了一种同时包载脂溶性白藜芦醇(Res)和水溶性维生素C(VC)的纳米复合脂质体(Lip@Res/VC),并将其用于细胞抗氧化研究。在Lip@Res/VC的制备过程中,以Res和VC的包封率以及脂质... 详细信息

本文以具有亲疏水特点的磷脂分子为基质材料,采用薄膜水化法制备了一种同时包载脂溶性白藜芦醇(Res)和水溶性维生素C(VC)的纳米复合脂质体(Lip@Res/VC),并将其用于细胞抗氧化研究。在Lip@Res/VC的制备过程中,以Res和VC的包封率以及脂质体的粒径、多分散指数和电位为指标,考察了Res和VC的最佳投入量。研究结果表明,分别选择Res为4.0 mg和VC为3.5 mg的投入量,制备的Lip@Res/VC的水合粒径为(92.29±5.41)nm,Res和VC的包封率分别为(85.13±5.37)%和(64.73±5.51)%。体外1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸二胺盐(ABTS)自由基清除试验结果显示,Lip@Res/VC的抗氧化活性较只包载了Res的单一脂质体Lip@Res或只包载了VC的单一脂质体Lip@VC均显著提高。通过选择正常肝细胞(L02细胞)为模式细胞,研究了Lip@Res/VC的细胞内抗氧化效果,结果显示,Lip@Res/VC具有清除细胞内活性氧(ROS)的能力,对过氧化氢诱导的L02细胞氧化损伤具有保护作用。

关键词：纳米复合脂质体白藜芦醇维生素C 活性氧抗氧化

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三维荧光结合化学计量学用于白术的产地溯源

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光谱学与光谱分析 2022年第9期42卷 2875-2883页

作者：陈伟吴海龙王童常月月陈瑶杨健付海燕杨小龙李旭富俞汝勤湖南大学化学化工学院化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南长沙410082 湖南工业大学生命科学与化学学院湖南省生物医用纳米材料与器件重点实验室湖南株洲412008 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700 中南民族大学药学院湖北省民族药物现代化工程技术研究中心湖北武汉430074 北京同仁堂平江白术有限公司湖南平江414500

白术是一种著名中药材,其品质与其种植产地密切关联,迫切需要寻找一种能快速对白术进行品质鉴定和产地溯源的方法。白术含有多种内源荧光物质,可为三维荧光技术鉴定白术的产地提供依据。首先使用交替三线性分解(ATLD)对白术三维荧光光... 详细信息

白术是一种著名中药材,其品质与其种植产地密切关联,迫切需要寻找一种能快速对白术进行品质鉴定和产地溯源的方法。白术含有多种内源荧光物质,可为三维荧光技术鉴定白术的产地提供依据。首先使用交替三线性分解(ATLD)对白术三维荧光光谱进行表征,再将三维荧光光谱与偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和k最邻近法(kNN)两种模式识别方法相结合对白术样品进行产地溯源。结果表明,PLS-DA和kNN各自建立的分类模型能有效对三大白术产区(安徽、湖南和浙江)的样本进行区分,对预测集中白术道地药材浙江白术的分类准确率(CCR)分别高达80%和90%。所建立方法为白术的产地溯源提供一种新颖、快速的解决方案,有利于维护白术市场的秩序,利于其产业发展。

关键词：白术化学计量学三维荧光交替三线性分解产地溯源

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核酸-金属复合物及其在原子制造领域的应用

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物理学报 2021年第2期70卷 208-220页

作者：李圣凯郝卿彭天欢陈卓谭蔚泓湖南大学化学化工学院分子科学与生物医学湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学生物学院长沙410082 湖南大学化学化工学院化学生物传感与计量学国家重点实验室长沙410082 上海交通大学医学院附属仁济医院分子医学研究院上海200240 中国科学院肿瘤与基础医学研究所中国科学院大学附属肿瘤医院杭州310022

原子及近原子尺度制造是直接以原子为操纵对象,构建具有特定功能的原子尺度结构,并实现批量生产以满足所需要的前沿制造技术,是国际学术研究的前沿热点问题.本综述总结了核酸材料在精准原子制造中的应用及前景,从核酸材料的基本结构与... 详细信息

原子及近原子尺度制造是直接以原子为操纵对象,构建具有特定功能的原子尺度结构,并实现批量生产以满足所需要的前沿制造技术,是国际学术研究的前沿热点问题.本综述总结了核酸材料在精准原子制造中的应用及前景,从核酸材料的基本结构与功能出发,论述了DNA与金属原子相互作用的基本原理.从天然核酸材料、人工碱基"分子元素"、核酸纳米结构等方面分类介绍了核酸材料介导的精准原子制造的发展历程与突破性进展.最后,对该领域存在的一些挑战与机遇进行了系统性总结,并对其未来发展方向进行了展望.

关键词：原子制造核酸材料金属原子精准制造

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用分子眼光看中医（英文）

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Journal of Traditional Chinese Medical Sciences 2025年第1期 3-9+161页

作者：苏敏慧王文溪孙旭东李立红谭蔚泓分子科学与生物医学实验室(MBL) 化学生物传感与计量学国家重点实验室化学化工学院生物学院核酸适体湖南省工程实验室湖南大学中国科学院杭州医学研究所浙江省肿瘤医院浙江中医药大学附属第二医院针灸科

分子医学研究生物分子结构、功能和作用的复杂性，对于推进精准诊断和个性化治疗至关重要。核酸作为一类明星功能分子，因其在分子诊断、基因治疗和药物开发方面的广泛应用而备受瞩目。因此，在本研究中，我们回顾了核酸适体在医疗实践... 详细信息

分子医学研究生物分子结构、功能和作用的复杂性，对于推进精准诊断和个性化治疗至关重要。核酸作为一类明星功能分子，因其在分子诊断、基因治疗和药物开发方面的广泛应用而备受瞩目。因此，在本研究中，我们回顾了核酸适体在医疗实践中的广泛应用。此外，分子医学领域的不断扩大也推动了中医药的发展，整合现代技术的科学努力证明了这一点。因此，通过利用人工智能、核酸分子医学和生物电子医学，中医药经历了快速的现代化。

关键词：分子医学核酸分子医学核酸适体中医药

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解析P450催化芳环羟基化反应的机理:氧化芳烃途径以及区域选择性的探究（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2025年第3期 420-430页

作者：黄群张璇孙光武邱瑞英罗兰王翠珍高龙威高兵陈波王斌举王健博浙江大学医学院 “多脏器衰竭预警与干预”教育部重点实验室浙江大学第二附属医院综合ICU及药物生物技术研究所湖南师范大学化学化工学院化学生物学与中药研究教育部重点实验室植化单体开发与利用湖南省重点实验室重庆理工大学药学与生物工程学院厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室宁波大学新药技术研究院天体化学与空间生命-钱学森空间科学协同研究中心湖南大学化学化工学院化学生物学与纳米医学研究所化学/生物传感与化学计量学国家重点实验室

P450酶催化的芳环羟基化在芳香族化合物的解毒、生物合成和潜在致癌作用中均起着重要作用.虽然其催化机理与烷烃的羟基化一样,是由高反应活性的血红素-Fe(IV)=O(CpdI)介导,但相比之下, CpdI与芳香族π系统的反应更为复杂.尽管P450催化... 详细信息

P450酶催化的芳环羟基化在芳香族化合物的解毒、生物合成和潜在致癌作用中均起着重要作用.虽然其催化机理与烷烃的羟基化一样,是由高反应活性的血红素-Fe(IV)=O(CpdI)介导,但相比之下, CpdI与芳香族π系统的反应更为复杂.尽管P450催化芳环羟基化的机理被研究了几十年,目前仍存在许多争议.此外,实验表明取代芳香族化合物的羟基化通常发生在邻位或对位,该区域选择性是否与已知或未知中间体的生成有关,还没有相关研究.因此,有关P450催化芳环羟基化的真实过程以及机理细节仍有待深入研究.有机分子中,氟元素的引入可以显著提高化合物的代谢稳定性,据此我们推测含氟芳香族化合物,可能是P450催化芳环羟基化反应中获得稳定中间体的合适底物.因此,本文以α-氟代苯乙酸乙酯为化学探针, P450-BM3为催化剂,以期检测出相应的关键中间体,详细阐明P450催化芳环羟基化的机理.通过对α-氟代苯乙酸乙酯转化体系进行反应时间尺度监测,成功捕获了芳烃1,2-氧化物和芳烃2,3-氧化物两个环氧化中间体,并对其进行了制备与分离.结合两个环氧化中间体的质谱、核磁及其Diels-Alder反应衍生物的晶体结构检测分析,首次对两种环氧化中间体的结构进行了确定.进一步利用分离所得的两个环氧化中间体进行反应性探究,发现其均可通过NIH迁移,形成不稳定的酮中间体.该中间体迅速发生重排,形成芳环羟化产物2-氟-2-(2-羟基苯基)乙酸乙酯.而该芳环羟化产物可自发脱氟,进一步在还原酶作用下生成脱氟产物2-(2-羟基苯基)乙酸乙酯,这一系列证据证实了“芳烃氧化物形成-NIH迁移”机制确实存在于P450催化芳环的羟化反应中.此外,通过混合簇连续体(HCC)模型计算对P450催化芳环羟基化反应过程和区域选择性机理进行了解释,结合NIH迁移的条件,推测环氧化中间体的化学性质以及水分子的影响是影响其环氧结构开环的关键因素.最后,为了验证P450催化芳环羟基化的“环氧化物形成-NIH迁移”机制的普遍性,本文进一步探究了P450催化天然底物肉桂酸甲酯的芳环羟基化过程.通过对其进行反应时间尺度监测,成功捕获了一个手性环氧中间体,利用分离所得的环氧化中间体进行反应性测试,发现其能自发转化成邻羟基产物3-(2-羟基苯基)-2-丙烯酸甲酯,这进一步证明了芳烃氧化物途径确实参与了P450催化的芳环羟基化.综上,本文成功证明了P450催化芳环羟基化的“芳烃氧化物形成-NIH迁移”机制并对其区域选择性机理进行了解析,不仅为P450催化芳环羟基化的芳烃氧化物途径提供了最直接的证据,为该反应过程中存在的区域选择性提供了新的见解,而且也为实现芳香化合物的不对称去芳构化提供了一种新的途径.

关键词：芳环羟基化细胞色素P450 芳烃氧化物区域选择性脱芳构化

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核酸适配体序列优化策略的研究进展

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化学传感器 2019年第2期38卷 12-22页

作者：孙玉琼袁宝银邓美桃王青羊小海湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室湖南长沙410082

核酸适配体作为新兴的识别分子,具有高亲和力、高特异性、易合成修饰、设计灵活等优点,已经被广泛应用于化学、生物学、医学相关的多个领域.然而,核酸适配体往往存在序列较长、构型设计复杂、标记成本较高等缺点,因此在核酸适配体的应... 详细信息

核酸适配体作为新兴的识别分子,具有高亲和力、高特异性、易合成修饰、设计灵活等优点,已经被广泛应用于化学、生物学、医学相关的多个领域.然而,核酸适配体往往存在序列较长、构型设计复杂、标记成本较高等缺点,因此在核酸适配体的应用中常常需要对其序列进行改造.该综述简要介绍了核酸适配体的性质和筛选过程,并从序列截短、裂分和拼接等方面对核酸适配体序列的改造策略进行了阐述.此外,还对核酸适配体序列改造方法的发展方向进行了展望.

关键词：核酸适配体识别元件序列优化生物传感

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