化學所在分子仿生研究領域取得系列成果

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，利用分子組裝技術構筑了磷脂雙層修飾的聚電解質或蛋白質微膠囊，發(fā)展了一類新的仿生膜結構體系。與傳統(tǒng)的脂質體相比，組裝的仿生膜結構，更能通過分子組裝技術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）。在此基礎上，對組裝膜的結構與功能在分子水平上進行調控，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計和制造。利用分子組裝技術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及ATP的合成速率。同時組裝的中空聚電解質微膠囊可用作合成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、結構單元或功能，通過人工分子設計和自組裝的方法實現(xiàn)對生物體的功能或性質的模仿，構造新型的功能化有序分子結構體系或分子器件，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，也是我國基礎研究重點發(fā)展的領域。