《應用化學》－中科院化學所－生物分子馬達組裝

近日，在中國科學院、科技部和國家自然科學基金委的支持下，膠體、界面與化學熱力學院重點實驗室的研究人員與德國馬普膠體界面研究所合作在生物分子馬達的分子組裝方面取得新進展，研究工作發表在近期出版的德國《應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. (2007, 46, 6996-7000)） 上。借助活性生物分子或結構單元的特殊功能，利用分子組裝的方法設計與制造出與其組成或結構相似的仿生體系，將其直接應用于生物體中作為藥物載體、疾病診斷與治療或構建新的生物納米器件，是當前納米生物技術研究領域的國際前沿與熱點。
 
該研究組在前期工作中利用“自組裝”和“層層組裝” 技術在仿生膜的分子組裝方面曾取得階段成果(Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 891；Chem. Eur. J., 9 (2003) 2589；；Soft Matter 1 (2005) 259; Biomacromolecules 7 (2006) 580)；Biochem. Biophys. Res. Comm. 354 (2007)357。他們利用分子組裝的方法和分子仿生的概念，在流體表面或生物基質中，進行仿生物膜結構的有序組裝，通過對組裝膜的結構與功能進行調控，使組裝體系在某種程度上具有生物膜的功能。這些組裝的仿生體系在作藥物和基因的輸送與可控釋放方面有潛在的應用前景(Chem. Eur. J., 10 (2004) 5848；Biomaterials 28 (2007) 3083；Angew. Chem. Int. Ed. 46 (2007) 2431)。
 
在上述工作的基礎上，研究人員首先利用層層組裝技術制備了尺寸和滲透性可控的中空聚電解質微膠囊，然后利用分子組裝技術將從植物中提取的生物分子馬達(ATP酶)組裝到磷脂修飾的微膠囊上。研究表明組裝后的體系使ATP酶保留其生物活性，通過改變體系的pH值控制跨膜質子流的梯度與強度，進而控制體系中ATP的合成。同時組裝的中孔聚電解質微膠囊可用作合成ATP的生物存儲器。當體系需要能量時，ATP能夠從微膠囊中釋放出來，并且釋放ATP的量可通過改變組裝微膠囊的性質調控。該研究工作所建立的新的活性分子仿生體系，有助于進一步幫助研究ATP酶在生物體系中的功能以及構造新的納米生物器件。

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中科院化學所生物分子馬達組裝取得新進展

生物通

借助活性生物分子或結構單元的特殊功能，利用分子組裝的方法設計與制造出與其組成或結構相似的仿生體系，將其直接應用于生物體中作為藥物載體、疾病診斷與治療或構建新的生物納米器件，是當前納米生物技術研究領域的國際前沿與熱點。來自中科院化學所的消息，化學所膠體、界面與化學熱力學院重點實驗室的研究人員與德國馬普膠體界面研究所合作在生物分子馬達的分子組裝方面取得新進展，研究工作發表在近期出版的Angew.  Chem.  Int.  Ed.  (2007,  46,  6996-7000)  上。

借助活性生物分子或結構單元的特殊功能，利用分子組裝的方法設計與制造出與其組成或結構相似的仿生體系，將其直接應用于生物體中作為藥物載體、疾病診斷與治療或構建新的生物納米器件，是當前納米生物技術研究領域的國際前沿與熱點。

該研究組在前期工作中利用“自組裝”和“層層組裝”  技術在仿生膜的分子組裝方面曾取得階段成果(Angew.  Chem.  Int.  Ed.  40  (2001)  891；Chem.  Eur.  J.,  9  (2003)  2589；Soft  Matter  1  (2005)  259;  Biomacromolecules  7  (2006)  580)；Biochem.  Biophys.  Res.  Comm.  354  (2007)357。他們利用分子組裝的方法和分子仿生的概念，在流體表面或生物基質中，進行仿生物膜結構的有序組裝，通過對組裝膜的結構與功能進行調控，使組裝體系在某種程度上具有生物膜的功能。這些組裝的仿生體系在作藥物和基因的輸送與可控釋放方面有潛在的應用前景(Chem.  Eur.  J.,  10  (2004)  5848；Biomaterials  28  (2007)  3083；Angew.  Chem.  Int.  Ed.  46  (2007)  2431)。

在上述工作的基礎上，研究人員首先利用層層組裝技術制備了尺寸和滲透性可控的中空聚電解質微膠囊，然后利用分子組裝技術將從植物中提取的生物分子馬達(ATP酶)組裝到磷脂修飾的微膠囊上。研究表明組裝后的體系使ATP酶保留其生物活性，通過改變體系的pH值控制跨膜質子流的梯度與強度，進而控制體系中ATP的合成。同時組裝的中孔聚電解質微膠囊可用作合成ATP的生物存儲器。當體系需要能量時，ATP能夠從微膠囊中釋放出來，并且釋放ATP的量可通過改變組裝微膠囊的性質調控。該研究工作所建立的新的活性分子仿生體系，有助于進一步幫助研究ATP酶在生物體系中的功能以及構造新的納米生物器件。

膠體與界面科學實驗室成立于1998年, 1999年進入化學所分子科學中心，2002年晉升為中科院重點實驗室, 2003年膠體與界面科學實驗室與化學熱力學室合并，更名為中國科學院化學研究所膠體界面與熱力學重點實驗室。幾年來，主持和承擔了國家973、863、基金委重大和重點項目、國家“杰出青年科學基金”、中國科學院“百人計劃”、中國科學院知識創新方向性項目等 27項；承擔了德國馬普學會、DFG及歐共體等國際科研項目。經過全體師生的共同努力，取得一系列具有創新性的科研成果，已發展成為相關領域具有一定影響力的科研群體。

實驗室現有研究員9名，其中中科院院士1名，國家杰出青年基金獲得者4名、中科院百人計劃資助獲得者3名, 副研究員12名。博士后4名，博士生68名。通過科研合作協議出國研修人員5名。國際聯合培養博士生5名。1名博士生獲得院長獎學金，6名研究生獲得了其它獎勵。