科學網—開發出智能聚合物功能化仿生離子通道器件

2020-12-01 科學網
中科院大連化學物理研究所
開發出智能聚合物功能化仿生離子通道器件

 

本報訊（記者劉萬生 通訊員李閔閔）近日，中科院大連化學物理研究所研究員卿光焱與研究員梁鑫淼合作，在蛋白質磷酸化研究方面取得新進展。他們開發出一種智能聚合物功能化的仿生離子通道器件，實現了酪氨酸磷酸化的實時感知與測量，並在酪氨酸激酶抑制劑篩選中展現出較好的應用潛力。相關成果發表於《美國化學會志》。

蛋白酪氨酸磷酸化是一種關鍵的細胞活動調節機制，異常的酪氨酸磷酸化與多種癌症的發生密切相關。近20年，針對酪氨酸磷酸化相關激酶抑制劑藥物的研究取得了長足的進展，已成為相關癌症治療的特效藥。在美國食品藥品監督管理局批准的40餘種抗腫瘤藥物中，30多種是針對酪氨酸激酶的抑制劑。因此，尋找一種簡單、高效、低成本、免標記檢測酪氨酸磷酸化、適用於激酶抑制劑的篩選方法十分重要。

研究人員通過模仿蛋白質中精氨酸與酪氨酸磷酸鹽殘基的相互作用，設計了含多胍基的智能聚合物，並將其修飾到錐形納米孔道內，製備出一種功能離子通道器件。

研究發現，聚合物可以依託胍基識別磷酸化肽的磷酸化殘基，且能將這種分子層面的識別作用放大到聚合物構象的變化上，並進一步被轉換為通道離子電流的「OFF-ON」變化，實現對磷酸化肽的精確檢測。此外，當引入鈣離子作為磷酸鹽的一個競爭性結合成分時，該離子通道通過簡單的納流控邏輯運算，即可大幅度提高對酪氨酸磷酸化肽檢測的選擇性。

研究表明，藉助於對磷酸化肽的識別，該離子通道器件能夠用於實時監測酪氨酸激酶催化下的酪氨酸磷酸化反應，並且在監測模型抑制劑對酪氨酸激酶活性的抑制實驗中，該方法具有激酶抑制劑篩選的潛力。

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.0c06510

《中國科學報》 (2020-09-18 第4版 綜合)

相關焦點

  • 科研人員開發出檢測酪氨酸磷酸化新方法
    近日，中國科學院大連化學物理研究所生物分離與界面分子機制創新特區研究組研究員卿光焱與中藥科學研究中心研究員梁鑫淼合作，在蛋白質磷酸化研究方面取得新進展，開發出一種智能聚合物功能化的仿生離子通道器件，實現了酪氨酸磷酸化的實時感知與測量，並在酪氨酸激酶抑制劑篩選中展現出較好的應用潛力。
  • Horiz.》綜述：在寒冷環境中保持軟溼材料活性的仿生防凍聚合物水凝膠
    或者，可以改變游離水的組成以降低其凍結溫度，即通過添加離子或用抗低溫液體置換來降低其凍結溫度。引入離子：在冬天，路上撒鹽是融化冰雪的最常用方法。同樣，離子(鹽)也被用來獲得特定溫度由溶解離子濃度控制的冷卻浴。目前已經開發出基於添加NaCl、CaCl2、ZnCl2等鹽使水凝膠的冰點降至0度以下。
  • 離子導電聚合物對改善神經形態器件起到重要作用
    （圖片來源：Johannes Feldmann）儘管近年來研究人員對於聚合物基神經形態器件的興趣不斷增長，但是他們尚未找到一種有效的方法來控制器件的響應速度。創新然而，日本東北大學與英國劍橋大學的研究人員通過將聚合物 PSS-Na 與 PEDOT:PSS 混合到一起克服了這個障礙，發現添加離子導電聚合物可以改善神經形態器件的響應時間。
  • 中科院:新型納米複合離子聚合物電驅動器件問世
    最近，中科院蘇州納米所研究員陳韋課題組製備出石墨烯包裹銀納米顆粒的電極，並在此基礎上成功設計出電化學穩定的新型納米複合離子聚合物電驅動器件。相關研究成果近日在線發表於《先進材料》雜誌。    據了解，金屬電極複合離子聚合物是一種新型的智能材料，可廣泛應用於仿生機器人、微醫療器械、微流控、人機互動等領域。
  • 深圳大學張晗/南通大學黃偉春、胡蘭萍《AFM》綜述：功能化2D Mxene納米材料在下一代器件方面的最新研究進展
    為了進一步拓展應用範圍，充分發揮其潛在優勢，近年來人們通過摻雜、表面功能化和雜化等多種方法，合理設計和開發了系列MXene納米結構材料，開發的這些材料適用於具有低功耗、智能化和高集成晶片優點的新的下一代器件的不斷向前發展。
  • :人工離子通道研究重要進展
    北京大學核物理與核技術國家重點實驗室王宇鋼教授領導的離子束物理與應用課題組與中科院化學所分子科學中心合作，近日在製備人工離子通道方面取得重要進展，相關論文以全文形式發表在近日出版的《美國化學會志》上（J. Am.
  • 分子仿生為構建新體系與發展生物新材料提供創新空間
    出席日前在北京舉行的以「分子仿生」為主題的第387次香山科學會議的專家指出，分子仿生將在人類探索生物世界奧秘、新材料合成和新型功能器件的研製等方面發揮重要作用。分子仿生可以模擬生物體實現多功能的集成與關聯，製備智能材料或分子機器，也可以仿生實現生物相容和生物功能，製備生物醫用材料與器件，為現代材料科學、特別是生物新材料的發展提供了無限的創新發展空間。 生物分子馬達是將化學能轉化為力學能的生物大分子。
  • 科學家闡明一種離子通道蛋白結構—新聞—科學網
    安徽醫科大學基礎醫學院沈兵教授團隊與中科院合肥物質科學研究院強磁場中心王俊峰、周數研究團隊合作，在細胞離子通道研究領域取得重要進展，他們解析了Tim23
  • 納技術 理化所高性能銀納米線離子液體凝膠複合柔性透明電極研究獲進展
    中國科學院理化技術研究所仿生智能界面科學實驗室在高性能銀納米線離子液體凝膠複合柔性透明電極研究取得重要進展。柔性透明電極在電子與光電子產業的發展中佔有舉足輕重的地位，是製備眾多電子與光電子元器件不可缺少的光電功能材料。目前，柔性透明電極主要是在透明有機聚合物基底上，採用溶膠-凝膠、化學氣相沉積、真空蒸發沉積、濺射沉積、脈衝雷射沉積等方法引入氧化銦錫(ITO)導電薄膜。
  • 仿生智能薄膜:讓惰性高分子「動起來」—新聞—科學網
    「這是聚偏氟乙烯/聚乙烯醇雙層膜的仿生形變。」中國科學院深圳先進技術研究院副研究員杜學敏告訴《中國科學報》記者。 近日，華東師範大學化學院博士生導師張利東課題組與杜學敏課題組合作，以聚偏氟乙烯（PVDF）和聚乙烯醇（PVA）高分子材料為研究對象，通過模擬生物結構衍生規律，製備出新型智能柔性雙層高分子膜材料。
  • 兩性離子用於有機/鈣鈦礦太陽能電池、發光器件和鋰離子電池的最新進展和前景
    其中，電解質中間層主要是聚合物中間層和小分子中間層。小分子電解質中間層具有易於合成和純化、結構良好、分散性好和再現性優異的特點。雖然已經報導的幾種小分子和聚合物電解質中間層在界面改性方面表現出良好的性能，但是在電場下他們仍舊存在離子擴散的問題，增加器件的響應時間並降低器件的穩定性。而基於兩性離子的中間層可以顯著縮短器件的響應時間並提高器件性能。
  • 仿生神經元晶片可植入體內智能起搏
    科學家一直在嘗試模仿大腦，但尚未實現仿生單個神經元。英國巴斯大學物理學教授 Alain Nogaret 及同事研發了一種仿生神經元電行為的矽晶片，他們設計了微電路模仿離子通道，後者可以像神經元一樣整合原始神經刺激並做出響應。
  • 導電聚合物在生理環境中具有更好的生物相容性和穩定性,等等
    導電聚合物屬於智能材料體系，不但可以作為智能器件材料應用於生物傳感器，而且可廣泛地應用於傳感、驅動、顯示及信息儲存等方面。綜上所述，導電聚合物在生物醫學工程領域應用廣泛，但不同導電聚合物性質上的差異又決定了它們的應用各有所側重。其中，幾種主要導電聚合物的性質和應用。
  • 在近中性pH值下具有長壽命的仿生胺基酸功能化吩嗪液流電池
    在近中性pH值下具有長壽命的仿生胺基酸功能化吩嗪液流電池 作者：小柯機器人 發布時間：2020/12/2 20:49:48 西湖大學王盼團隊開發了一種在近中性pH值下具有長壽命的仿生胺基酸功能化吩嗪液流電池。
  • 美國阿克倫大學鄭潔團隊《JMCA》：新型全聚合物導電水凝膠
    近年來，柔性智能傳感器的發展迅猛，在可穿戴設備、智能器件和人工智慧領域逐漸發揮著越來越重要的作用。與基於彈性體的智能傳感器不同，利用生物相容性極佳的水凝膠材料本身具有一定的潛在優勢，但對於實際的應用，諸如電子皮膚、健康監測器和人機界面來說仍具挑戰。
  • 湖南大學在類細胞型智能仿生系統的構築及應用取得系列研究進展
    模擬細胞的結構和功能，利用人工設計的功能模塊構築具有特定的細胞行為或功能的智能仿生系統有助於闡明生命活動的相關規律，為構建高性能生物傳感器和疾病治療提供新的研究思路，相關研究已經引起了科研工作者們的廣泛關注並成為了新的研究熱點。
  • Chem綜述:高性能n型聚合物半導體: 應用、最新進展和挑戰
    因此，開發高性能的n型聚合物對推動有機電子領域起著至關重要的作用。其關鍵在於開發具有優異的增溶性能、良好的幾何構型和優化的電子結構的高度缺電子(雜)芳烴結構單元。有鑑於此，基於用於設計關鍵缺電子結構單元的關鍵吸電子基團（EWGs）單元，特別是醯亞胺，醯胺，B←N單元和CN組，南方科技大學郭旭崗教授，美國西北大學Antonio Facchetti總結了最重要的和最新開發的電子傳輸聚合物及其在各種器件中的n型性能。此外，還提供有關其設計和綜合策略面臨的挑戰和機遇的見解。
  • 【科研進展】高k聚合物納米複合材料,極大的提高了紅外探測器等...
    活躍在這一大分子科學領域的科學家們分享了他們在催化劑、單體和各種合成技術中設計的納米顆粒方面的知識，從而創造出各種納米複合聚合物材料。這些材料現在是當代世界不可分割的一部分。摘要高介電常數聚合物納米複合材料廣泛應用於柵介質、致動器、紅外探測器、可調諧電容器、電光器件、有機場效應電晶體和傳感器等技術領域。研究人員概述了近幾十年來材料科學領域中一些引人注目的高鉀聚合物納米複合材料。
  • 解析出三種離子通道的三維結構
    2017年2月5日/生物谷BIOON/---利用一種最新的對分子進行深度冷凍的成像技術，來自美國洛克菲勒大學Roderick MacKinnon實驗室的研究人員以史無前例的細節構建出三種離子通道的三維結構。這三種離子通道為特定的離子跨越細胞的保護膜提供通路。