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我校刘震教授研究团队重要研究论文在《Nature

发布时间:2019-11-21 03:40编辑:环球彩票登录网址浏览(197)

    2017年4月6日,生物领域Nature子刊《Nature Protocols》在线发表了我校刘震教授研究团队关于分子印迹领域的重要论文Preparation of molecularly imprinted polymers specific to glycoproteins, glycans and monosaccharides via boronate affinity controllable-oriented surface imprinting(Nature Protocols, 2017, 12, 964-987. doi:10.1038/nprot.2017.015)。

    近日,美国化学会旗下刊物《化学研究评述》(Accounts of Chemical Research)在线发表了我校刘震教授研究团队撰写的题目为“Synthesis and Applications of Boronate Affinity Materials: From Class Selectivity to Biomimetic Specificity”的特邀综述性论文(Acc. Chem. Res., DOI: 10.1021/acs.accounts.7b00179)。论文系统地介绍了该课题组在硼亲和材料领域的研究工作。

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    图1. 硼亲和可控定向表面印迹原理

    硼亲和材料在近十来年取得了显著进步,我校刘震教授课题组在该领域做出了系统和深入的研究。该团队针对常规硼亲和材料存在的局限,从硼亲和配基的合成与筛选入手,在此基础上阐明了硼亲和作用相关的分子间相互作用机制和结构-性能关系,提出了增强亲和力和选择性的策略,先后发展出一系列性能先进的硼亲和材料,克服了常规硼亲和材料难以胜任生理pH条件和复杂样品体系中的低浓度目标物的识别的局限,所得的硼亲和材料在亲和分离、组学研究和适配体筛选等领域获得了成功的应用。将硼亲和相互作用与分子印迹技术相结合,该团队进一步发展出多个便捷、通用、高效的分子印迹方法,制备出系列分子识别性能优异的硼亲和印迹材料;尤其是硼亲和可控定向表面印迹法,可以利用模板的分子尺寸预测最佳的印迹时间,且免疫原性差、抗体难以制备的聚糖等目标分子,利用该技术可以便捷地制备得到相应的分子印迹聚合物,将分子印迹技术推向一个全新的高度。该团队发展出的分子印迹技术可以和量子点、介孔纳米材料和等离激元材料等各种先进材料相结合,得到先进功能的仿生识别材料。这些仿生识别材料已经作为抗体的替代物在疾病诊断、翻译后修饰蛋白质鉴定、癌细胞靶向识别和单细胞分析等领域获得了重要应用。相关研究工作已在德国《应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 6704-6707; 2013, 52, 7451-7454; 2014, 53, 10386-10389; 2015, 54, 6173-6176; 2015, 54, 10211-10215 ;2016, 55, 13215-13218)、英国《化学科学》(Chem. Sci., 2012, 3, 1467-1471; 2013, 4, 4298-4303; 2014, 5, 1135-1140; 2014, 5, 4065-4069)和《自然-实验指南》(Nat. Protoc., 2017, 12, 964–987)等重要期刊上发表系列高水平研究论文55篇,已申请发明专利16项,获授权发明专利10项。这些研究成果产生了重要影响,Chemistry World和LCGC 等杂志专题介绍了相关工作,获John Wiley、Royal Society of Chemistry和Humanna等出版社的邀请,已出版专章4章,发表高水平综述论文1篇(Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 8097-8123)。由于以上贡献,刘震教授被选为国际分子印迹学会理事和分析化学领域核心期刊Anal. Chim. Acta杂志编委。

    近期,中国科学院上海应用物理研究所研究员左小磊等应邀在《自然-实验方法》撰写了精确自组装电化学传感方面的实验方法论文(Nature Protocols 2016, 11, 1244),系统阐述了精确自组装DNA四面体纳米结构的设计、制备、表征及其在电极界面上的组装过程,并建立了多分子水平检测生物靶标的生物传感平台。

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    上海应物所在精确自组装电化学生物传感研究方面取得系列进展

    该论文的共同第一作者为博士生邢荣荣和博士后王双寿。该工作得到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金面上项目和国家重大科学研究计划的经费支持。

    (化学化工学院 科学技术处)

    癌症的发生发展过程关系到DNA、RNA、蛋白质和代谢小分子等多个分子水平的变化。因而,单一肿瘤标志物的检测难以满足癌症精准检测的需求。上海应物所樊春海团队基于DNA纳米技术发展了精确自组装的DNA四面体纳米结构,在国际上率先提出利用三维DNA纳米结构进行界面调控的电化学生物传感策略(Adv. Mater. 2010, 22, 4754)。左小磊与樊春海等密切合作,充分利用DNA纳米结构精确可调的特点,在金电极上构筑了纳米尺度精确可控的自组装界面(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2151;Adv. Mater. 2016, doi: 10.1002/adma.201506407),并进一步发展了针对蛋白质、核酸、小分子等不同分子水平靶标的高灵敏检测方法(Anal.Chem. 2014, 86, 2124; Anal.Chem. 2014, 86, 7337; Anal.Chem. 2014, 86, 7843)。基于这一精确自组装策略发展的通用生物检测平台为实现多分子水平肿瘤标志物的联合奠定了基础,为实现癌症早期精准检测提供了强有力的工具。Nature Protocols审稿人评价这一工作:“迈出了非常重要的一步,在技术创新与实际应用之间构筑起一道桥梁。”

    (化学化工学院 科学技术处)

    分子印迹是制备具有类似抗体或酶专一性仿生识别材料的重要技术,在生物传感、亲和分离和疾病诊断等领域具有广阔的应用前景。但是,蛋白质等生物分子的普适、高效印迹是分子印迹中的一个重要的挑战,传统方法难以同时满足不同大小的生物分子的印迹,更难以对印迹过程进行精确控制。经过多年在硼亲和材料(Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 8097-8123; Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 6704-6707; 2015, 54, 6173-6176; Chem. Sci., 2012, 3, 1467-1471; 2013, 4, 4298-4303; 2014, 5, 4065-4069)和分子印迹(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 7451-7454; 2014, 53, 10386-10389; 2015, 54, 10211-10215 ; Chem. Sci., 2014, 5, 1135-1140;Anal. Chem., 2016, 88, 1447–1454 (ACS Editors' Choice))领域中的深入研究,该研究团队发展出硼亲和可控定向表面印迹法。该方法能够便捷高效地制备出糖蛋白、聚糖和单糖的分子印迹聚合物。该方法的原理见图1,先将模板分子固定到硼酸功能化的基质上,然后利用生物相容性良好的功能单体在基质表面聚合,形成合适厚度的印迹层以及与模板分子空间匹配的印迹腔。该方法的最大优势在于印迹可控性:根据模板分子尺寸大小,调整印迹层厚度,制备出不同尺寸模板的分子印迹聚合物,而印迹层厚度只需要调节印迹时间来精确控制。这不仅简化了印迹步骤,而且适用范围广。所得分子印迹聚合物已经在疾病诊断(Anal. Chem., 2014, 86, 959-966;2014, 86, 12382-12389;2016, 88, 12363-12370)、癌细胞靶向识别(Chem. Commun., 2015, 51, 17696- 17699;Sci. Rep., 2016, 6, 22757)和活体单细胞分析(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 13215-13218)等重要应用领域中展现出优越的分子识别性能。

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