纳米氧化铈（cerium oxide nanoparticles，CeONPs）作为一种新型的催化剂纳米材料，在生物医学领域掀起了一股关于CeONPs的研究热潮。CeONPs通过与氧原子的可逆结合以及氧缺位的存在，在Ce 3+和Ce 4+之间不断循环转换，使其同时具有氧化和还原的双重特性，从而能够高效且可再生性地清除自由基，具备强大的抗氧化性能。近几年，CeONPs在包括肾脏疾病的多种氧化应激相关性疾病中的应用备受关注。本文从CeONPs的结构、生物效应以及在肾脏疾病中的应用进行综述，以期为CeONPs在肾脏疾病中的研究与应用提供参考价值。

在自然界中,绝大多数酶具有寡聚特性.寡聚酶在工业上具有重要的价值,它能够提高反应速度和效率,降低生产成本,减少废物产生,扩大反应底物范围,提高产品质量.这些优势使得寡聚酶成为工业生产中不可或缺的催化剂.但是,寡聚酶在催化过程中,亚基解离可能导致酶活性减弱,这是其工业化应用的主要限制因素之一.因此,提升工业用寡聚酶的催化稳定性是当前生物催化与转化研究领域的重要课题.近年来,研究人员致力于通过优化手段提高寡聚酶的稳定性和催化活性以满足工业应用的需求.综述工业用寡聚酶的普遍性、寡聚化调节过程、功能影响以及分子改造情况,同时对未来工业化利用寡聚酶的发展前景进行展望,以期实现对寡聚酶催化和反应性能的精确调控,为高效工业用酶战略的发展提供理论指导.

目的 构建负载内源性一氧化氮供体催化剂铜复合物的纳米纤维小口径人工血管材料,评价其生物功能.方法 合成催化体内一氧化氮供体释放一氧化氮的铜离子复合物(Cu(II)-DTTCT).用 Cu(II)-DTTCT 和具有良好生物相容性的高分子聚合物——聚己内酯(PCL)为原材料,精确催化剂用量,同轴电纺方式制备小口径人工血管支架材料.对其进行一氧化氮释放量、铜离子复合物包载率以及细胞毒性的测定.采用 SD 大鼠作为半体外和体内评估载体.应用动静脉分流、植入材料原位移植术、活体超声检测、体式显微镜和扫描电镜观察、HE 染色等技术评价其生物功能.结果 构建以催化剂 Cu(II)-DTTCT 和 PCL 为芯,以PCL 为壳的具有芯壳结构的小口径人工血管支架材料PCL&Cu(II)-DTTCT.PCL&Cu(II)-DTTCT 在所检测时间没有出现一氧化氮明显突释现象.铜离子复合物包载率为91.60%;PCL&Cu(II)-DTTCT 纤维薄膜的细胞毒性与对照组(PCL)相比几乎没有明显差异.半体外行动静脉分流实验 1 h 后,体视显微镜下对照组 PCL 材料内壁见沉积和血小板黏附现象,实验组 PCL&Cu(II)-DTTCT 材料内壁相对干净光滑,没有明显血栓;扫描电镜下观察,对照组 PCL见大量血小板黏附,实验组 PCL&Cu(II)-DTTCT 材料上血小板很少,清晰可见人工血管纤维结构;PCL 对照组和PCL&Cu(II)-DTTCT 实验组在行人工血管原位移植术 2 周、1 个月、3 个月、6 个月后,用超声检测移入血管均通畅,均无因血管阻塞死亡情况;1 个月后活体取材后体视显微镜下实验组 PCL&Cu(II)-DTTC 管壁均匀,内腔干净,没有明显的血栓,对照组由于红细胞的浸润表面出现了一些微血栓;扫描电镜观察可见,两组管腔表面已被完全的覆盖,PCL对照组可见血小板,PCL&Cu(II)-DTTCT 实验组未见明显血小板影像;通过 HE 染色来分析血管支架的组织再生情况,对照组和实验组血管支架内腔可以观察到一层再生组织,实验组新生组织的厚度明显高于对照组.实验组有核细胞黏附高于对照组.结论 构建的负载内源性一氧化氮供体催化剂铜复合物的纳米纤维小口径人工血管材料 PCL&Cu(II)-DTTCT,可以促使一氧化氮持续释放,发挥抑制血小板黏附的生理功能,抑制血栓的形成和早期再狭窄的发生,在早期促进组织再生.

目的:设计并合成一系列基于京尼平结构的环烯醚萜类衍生物,并探讨其对HepG2细胞的毒性作用,为寻找具有肝保护作用的药物提供一定的理论指导.方法:以京尼平为起始物,以三氟化硼乙醚为催化剂,在低温无水无氧体系下与低碳醇(甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇)进行SN1取代反应,获得的产物经1H-NMR进行结构表征;采用CCK-8法评价化合物对HepG2细胞的细胞毒性,并以谷胱甘肽为阳性对照,以IC50值表示其毒性强弱.结果:设计并合成了6个京尼平衍生物,分别是1-O-甲基京尼平、1-O-乙基京尼平、1-O-正丙基京尼平、1-O-异丙基京尼平、1-O-正丁基京尼平、1-O-叔丁基京尼平,经1H-NMR表征其结构正确.细胞实验显示,谷胱甘肽的IC50值＞1 000 μmol/L,京尼平的IC50值为(558.70±22.81)μmol/L,1-O-正丙基京尼平、1-O-正丁基京尼平的IC50值分别为(537.40±188.10)μmol/L、(586.10±42.41)μmol/L,细胞毒性均低于谷胱甘肽,但与京尼平相近;1-O-异丙基京尼平的IC50值为(628.30±38.72)μmol/L,低于谷胱甘肽,但高于京尼平;1-O-甲基京尼平、1-O-乙基京尼平、1-O-叔丁基京尼平的IC50值分别为(324.30±55.67)μmol/L、(111.95±18.06)μmol/L、(91.10± 15.20)μmol/L,均低于谷胱甘肽和京尼平.结论:合成了6个京尼平衍生物,获得了一条简单的、可控的京尼平衍生物的合成方法;其中京尼平衍生物1-O-正丙基京尼平、1-O-异丙基京尼平、1-O-正丁基京尼平对HepG2细胞毒性较小.

[目的]合成4种含氟的冰片酯,分析其结构及活性.[方法]以对甲苯磺酸为催化剂,通过含氟羧酸和冰片反应合成4种含氟的冰片酯衍生物,采用 1HNMR,13CNMR表征冰片酯的结构.通过AutoDock Vina软件对4种含氟冰片酯与P-糖蛋白进行分子对接.[结果]合成了4种含氟的冰片酯,分别是2-氯-4-三氟甲基苯甲酸冰片酯、2-氯-5-氟苯甲酸冰片酯、2-氯-5-三氟甲基苯甲酸冰片酯、3-三氟甲基苯甲酸冰片酯.冰片酯的结构通过 1HNMR、13CNMR证实.4种含氟冰片酯与P-糖蛋白有较好的结合能力.[结论]合成了4种含氟的冰片酯化合物,含氟的冰片酯丰富了冰片衍生物的类型,对扩大冰片的应用范围有一定参考价值.

利用光能驱动二氧化碳(carbon dioxide,CO2)还原生产化学品对于缓解环境压力、解决能源危机具有重要意义.光捕获、光电转化和 CO2 固定等作为影响光合作用效率的关键因素,同时也制约着CO2 的资源化利用效率.为了解决上述问题,本文从生物化学与代谢工程相结合的角度,系统总结了光驱动杂合系统的构建、优化与应用,并从酶杂合系统、生物杂合系统以及杂合系统应用 3 个方面分析了光驱动 CO2 还原合成化学品的最新研究进展.在酶杂合系统方面,采用的策略主要有提升酶催化活性、增强酶稳定性等;在生物杂合系统方面,采用的方法主要包括增强生物捕光能力、优化还原力供应以及改善能量再生等;在杂合系统应用方面,主要阐述了光驱动CO2还原生产一碳含能化合物、生物燃料以及生物食品等.最后,从纳米材料(包括有机材料和无机材料)和生物催化剂(包括酶和微生物)两个方面,展望了人工光合系统的进一步发展方向.

以酶及微生物细胞催化剂结合工程学方法将廉价、废弃原料进行高效生物转化可实现化学品的可持续生产.近年来,合成生物学、系统生物学及酶工程等技术的快速发展大大推动了化学品的可持续生物制造,既实现了多种新型化学品的生物合成,又显著提高化学品的生物合成效率.为展示化学品生物合成的最新进展并促进绿色生物制造的发展,《生物工程学报》特组织出版化学品生物合成专刊,从酶催化与生物合成机制、微生物细胞合成、一碳生物炼制以及关键核心技术等方面,介绍化学品生物合成的最新前沿、挑战以及潜在解决方案.

ω-转氨酶(ω-transaminase,ω-TA)作为一种天然的生物催化剂,在手性胺类化合物的合成中具有较好的应用前景.但ω-TA在催化非天然底物的反应过程中存在稳定性差、活性低的缺陷,大大限制了 ω-TA 的应用.为改善此缺陷,针对来源于土曲霉(Aspergillus terreus)的(R)-ω-TA(At TA),采用基于分子动力学模拟的计算机辅助设计与随机突变、组合突变相结合的策略进行酶的热稳定性改造,获得了热稳定性与活性同步提高的最佳突变酶At TA-E104D/A246V/R266Q(M3).与At TA野生酶(wild-type,WT)相比,M3 的半衰期t1/2(35℃)由 17.8 min提升至 102.7 min,提升了 4.8 倍,半失活温度T1050 比WT(38.1℃)提高 2.2℃.最佳突变酶M3 对丙酮酸和 1-(R)-苯乙胺的催化效率分别是野生酶的 1.59 倍和 1.56 倍.分子动力学模拟与分子对接结果表明,分子内氢键与疏水相互作用的增加所导致 α-螺旋的加固稳定是酶热稳定性提升的主要原因;底物分子与结合口袋氨基酸之间氢键相互作用的增加以及底物结合口袋体积的增大是导致 M3 催化效率提升的主要原因.底物谱测定结果表明,相较于 WT,M3 对 11 种芳香酮类化合物的催化性能均有所提升,进一步说明M3 对手性胺的合成具有更高的应用价值.

半乳糖氧化酶是一种重要的生物催化剂,具有催化效率高和绿色环保的特点,在生物传感器、食品、医疗和化工等领域得到广泛应用.然而,天然的半乳糖氧化酶存在稳定性差、催化效率低、回收成本高等缺陷,限制了其在食品安全和生物医学等领域的应用.随着基因工程和蛋白质工程的发展,人们可以对半乳糖氧化酶进行有目的的改造,以提高酶的性能或者获得新功能的重组酶.因此,追求具有重要催化能力和强大功能的半乳糖氧化酶成为该领域的研究热点.本文综述了半乳糖氧化酶的分子结构、催化机理等基本信息,并分析总结了半乳糖氧化酶进行生物学改造的相关案例,旨在为半乳糖氧化酶相关研究者提供新的思路和方法.

随着中医药产业的发展,中药使用量的增加,中药渣的排放和处理对生态环境造成较大影响,中药渣的资源化利用对中医药产业、生态学、经济、社会的发展都有着重大意义.中药渣含有丰富的有机物质和微量元素,是较好的低成本生物质原料,可用于制备生物炭、复合材料、电催化剂、生物质能源等一系列高附加值产品,具有较大的发展潜力.本文采用Fulink数字平台对中药渣处理方式学术论文发表情况进行汇总,从论文数量发展趋势在一定程度上表明中药渣用于动物饲料的制备、生物有机肥是较好的利用方式,同时综述了中药渣的处理现状和综合利用方式且对比了不同处理方式的优缺点,探讨了中药渣处理面临的问题并进行展望,以期为中药渣的高价值利用和可持续发展提供参考.