化學所在分子仿生研究領(lǐng)域取得系列成果

在*、國家自然科學基金委和*的支持下，中科院化學所膠體、界面與化學熱力學院重點實驗室研究人員，近幾年來一直致力于“分子仿生”方面的研究，并取得了系列研究成果，zui近受英國*化學會綜述期刊Chemical Society Reviews的邀請，在《化學會評論》 （Chem. Soc. Rev. , 38（2009）, 2292-2303） 上發(fā)表了題為Molecular Assembly and Application of Biomimetic Microcapsules的綜述文章，全面系統(tǒng)地介紹了該小組近幾年的工作。

該課題組基于分子仿生的思路，利用分子組裝技術(shù)構(gòu)筑了磷脂雙層修飾的聚電解質(zhì)或蛋白質(zhì)微膠囊，發(fā)展了一類新的仿生膜結(jié)構(gòu)體系。與傳統(tǒng)的脂質(zhì)體相比，組裝的仿生膜結(jié)構(gòu)，更能通過分子組裝技術(shù)模擬活性細胞的生物功能，為生物物理和化學研究提供了新的生物膜模型（Angew. Chem. Int. Ed.,  40 （2001）,  891; Chem. Eur. J,. 9 （2003） , 2589;  Soft Matter, 1 （2005） , 259; Biomacromolecules , 7 （2005）,  580）。在此基礎(chǔ)上，對組裝膜的結(jié)構(gòu)與功能在分子水平上進行調(diào)控，可使組裝體系在某種程度上具有細胞膜的功能。此類組裝的仿生體系可用作藥物和基因的輸送與可控釋放（Chem. Eur. J. , 10 （2004）,  5848；Biomaterials, 28 （2007）, 3083；Angew. Chem. Int. Ed.,  46 （2007）,  2431；J. Mater. Chem. , 17 （2007） , 4018；Biomaterials,  30 （2009）,  2799）。另一方面，該仿生微膠囊也能被用于生物納米器件的設(shè)計和制造。利用分子組裝技術(shù)將從植物中提取的生物分子馬達（ATPase）組裝到仿生微膠囊上，分子馬達的生物活性能很好地被保留下來，通過改變外界的物理化學條件可以控制體系中馬達的旋轉(zhuǎn)及ATP的合成速率。同時組裝的中空聚電解質(zhì)微膠囊可用作合成ATP的存儲器 （Angew. Chem. Int. Ed. , 46（2007）, 6996；Adv. Mater. , 20 （2008） , 601；Adv. Mater. , 20 （2008） , 2933；J. Phys. Chem. B, 113 （2009）,  395），這些活性仿生體系的建立，有助于進一步詳細地研究活性蛋白在仿生體系中的功能以及構(gòu)造新的納米生物器件。

分子仿生即是在分子水平上，對生物體的某一組成、結(jié)構(gòu)單元或功能，通過人工分子設(shè)計和自組裝的方法實現(xiàn)對生物體的功能或性質(zhì)的模仿，構(gòu)造新型的功能化有序分子結(jié)構(gòu)體系或分子器件，是將化學、物理、分子生物學與納米科學綜合交叉起來的重要科學前沿，也是我國基礎(chǔ)研究重點發(fā)展的領(lǐng)域。