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利用水解酶催化的高效、高選擇性以及反應條件溫和等優點，在酶促合成藥物、天然產物以及新型高分子藥物方面進行了重要的發展，所獲得的實驗結果對生物催化的應用和理論研究均有重要意義。主要包括脂肪酶高選擇性催化合成一系列可聚合莽草酸乙烯酯衍生物，具有藥理活性的、水溶性得到提高的酮洛芬糖脂衍生物，一系列烷基取代的苯并咪唑衍生物以及酮洛芬的聚酯前藥等。反應選擇性好，產率高，同時所得到的高分子前藥具有較好的緩釋效果，部分化合物還表現出熱敏性，為其進一步的應用提供更多的基礎。

本項目針對上述問題，從分子、細胞和個體水平三個層面上研究人端粒酶逆轉錄酶(hTERT)生物學行為及相關技術的臨床應用，旨在提高兒童腫瘤療效。 1、主要科技內容和技術特點： 1） 率先在國內外建立RT-PCR和實時定量RT-PCR檢測hTERT法，該法簡便、快速、經濟、安全，適用于臨床推廣應用。該項技術已經應用于兒童惡性腫瘤診斷、監測和指導個體化治療，提高了兒童腫瘤的診療水平。 2）首次在國內外研究體內造血干細胞hTERT的生物學行為，證明了hTERT與促紅細胞生成素的關系，并系統研究了惡性腫瘤細胞hTERT的生物學行為， 探討腫瘤細胞中Aurora A與hTERT及端粒酶表達的相關性，提出hTERT與細胞因子網絡紊亂相互作用促進腫瘤發生和發展的新觀點，為惡性腫瘤在分子水平上的監測和以hTERT為靶點的生物工程治療提供了依據。 3） 在國內外首次闡明端粒酶重建對成纖維細胞遷移能力和生物節律的調控，把端粒酶、hTERT生物學行為和生物節律與腫瘤擇時治療有機結合，為腫瘤治療提供了一條新路徑。實踐證明，在該理論指導下進行化療，可明顯提高腫瘤化療效果，且毒副作用明顯減少。

精氨酸酶它能將精氨酸水解，生產鳥氨酸和尿素，是生物體中參與尿素循環而起作用的酶。基于這個反應機理，目前精氨酸酶一方面可用于功能性氨基酸 L-鳥氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的治療。鳥氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有保肝護肝、促進垂體分泌生長激素、提 高血清中的胰島素類生長因子的水平、進而促進肌肉的生成、緩解運動后的身體疲勞及運動后人體內氮的失衡等功能。 本項目通過菌種篩選獲得高產精氨酸酶菌株，并將其用于鳥氨酸的生物制備，鳥氨酸產量可達到 70g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉化率 96%。

針對生物質體積密度低、熱值低，高值化利用中原料收集和運輸成本高的問題，開發了雙螺旋移動式熱解制油裝置系統，將生物質就地轉化為高能量密度、易于運輸的生物油。該系統包括快速熱解、燃燒供能、驟冷和智能化控制等單元，采用自主設計的雙螺旋內混熱解反應器，利用熱解氣燃燒供能，通過分段式加熱進行反應強化和能量品質優化匹配，實現裝置的小型化和緊湊化和移動化。設計的緊湊式裝置系統在相同處理量下，體積只有傳統設備的1/5，生物油產率高達50%，具有可觀的經濟效益。制備的生物油品質較好，通過簡單提質后可與汽柴油混合使用，有望實現生物質“分散式制油-集中化煉制”模式。

針對生物質體積密度低、熱值低，高值化利用中原料收集和運輸成本高的問題，開發了雙螺旋移動式熱解制油裝置系統，將生物質就地轉化為高能量密度、易于運輸的生物油。該系統包括快速熱解、燃燒供能、驟冷和智能化控制等單元，采用自主設計的雙螺旋內混熱解反應器，利用熱解氣燃燒供能，通過分段式加熱進行反應強化和能量品質優化匹配，實現裝置的小型化和緊湊化和移動化。設計的緊湊式裝置系統在相同處理量下，體積只有傳統設備的1/5，生物油產率高達50[[[[[%]]]]]，具有可觀的經濟效益。制備的生物油品質較好，通過簡單提質后可與汽柴油混合使用，有望實現生物質“分散式制油-集中化煉制”模式。

變壓吸附制氧制氮技術是近來發展起來的高心技術。它利用取之不盡的空氣作原料，在有電能的條件下，可以源源不斷地制取氧氣和氮氣。具有投資少、成本低、規模靈活、自動化程度高等顯著優勢，可以廣泛用于冶金、化工、醫療、環保等廣大領域，市場前景極好。 變壓吸附制氧技術作為具有實用價值的技術概念，是70年代提出的。當時開發這一技術是滿足對氧氣純度要求不高，用深冷裝置氣量偏小，而用低溫槽車運輸氣量又不方便的這一類用戶的要求。國外真正進入工業應用是80年代初期。我國在70年代末也開始研究，80年代末期進入工業應用。經過近30年的研究開發，進入90年代后，變壓吸附裝置在降低能耗，降低投資、工藝流程簡化、提高可靠性方面，都有了很大的進步，使之成為成熟的高新技術。 北京科技大學熱能工程系長期開展變壓吸附氣體分離技術研究，具有相當的研究條件和科研隊伍。開發的微型變壓吸附醫用制氧機已由國家計委中國高新投資集團投資組織批量生產，形成了一定的市場分額。為國家西部開發重大工程——青鐵路藏的世界第一隧道——海拔高達5000米風火山隧道，研制了世界上第一套5000米海拔地區制氧供氧系統。該系統為風火山隧道工程的順利進行提供了有利保障。

磷脂酶 D 是一種用于磷脂改性的工業化生產用酶，近年來研究較多且效果比較明顯的是通過微生物發酵的方法獲得磷脂酶 D。磷脂酶 D 主要用于兩個方面：一是從卵磷脂出發，通過磷酸基轉移反應，制備含量較少的磷脂化合物，如磷脂酰絲氨酸（PS）、磷脂酰肌醇（PI）等；二是通過轉移反應合成新的磷脂衍生物，用在藥物學領域。磷脂酰絲氨酸是磷脂中的一種，天然含量稀少，但它是大腦中主要的酸性磷脂，能控制和調節細胞膜關鍵蛋白的功能狀態，提高腦細胞的活力，改善大腦功能、修復大腦損傷，成為“腦專一性營養物質”。本項目通過菌種篩選獲得一株高產磷脂酶 D 的肉桂鏈霉菌菌株。通過發酵優化，發酵酶活可達到 10U/mL 以上，可用于 PS、PI 的生產。 

成果簡介： 為解決葡萄糖酸及其復合鹽生產過程中的酸堿污染及催化劑成本高的難題，引入固定化葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶一步催化技術，實現了產物的連續化生產，綠色環保并大幅度降低了成本。在此過程中，調控了固定化介質的表面性質，提高了固定化酶的活性和穩定性；改變了固定化酶的pH耐受性，可在不加酸堿中和低pH下催化反應，大幅度降低了廢水處理的難度。

化學學院歐陽鋼鋒教授團隊揭示封裝模式是如何影響酶@MOFs的生物功能，并提供一種新的策略可制備具有高生物活性的酶@MOFs材料。研究人員以6種工業用途廣泛的酶為模型（括葡萄糖氧化酶(GOx)、細胞色素C (Cyt C)、辣根過氧化物酶(HRP)、過氧化氫酶(CAT)、尿酸氧化酶(UOx)和乙醇脫氫酶(ADH)），研究了它們原位封裝于ZIF-8空腔后的活性轉化。研究結果發現部分酶可保持較高的生物活性，但另一部分酶活性則嚴重下降甚至完全失活。接著，研究人員通用過系統的表征手段發現酶的活性轉化與其封裝模式密切相關：1）在基于酶誘導ZIF-8成核驅動的快速封裝模式中，得到的酶@ZIF-8保持較高的生物活性；2）在ZIF-8自然成核的共沉淀緩慢封裝模式中（此過程中酶不參與ZIF-8成核），由于過量配體（2-甲基咪唑）的去折疊效應和競爭配位，得到的酶@ZIF-8趨向于失活（圖1A）。有趣的是，這兩種封裝模式與酶的表面電荷性質有關。研究人員通過酶表面氨基酸殘基的化學修飾調節酶的表面電荷，可實現酶@ZIF-8封裝方式的有效調控，進而改善酶@MOFs的生物活性。接著，研究人員探討了改善后的酶@MOFs（Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8）在生物傳感領域的應用。我們首先可以利用Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8對H2O2進行可視化傳感。谷胱甘肽(GSH)是一種生物硫醇，與糖尿病、肝病、白內障、阿爾茨海默病和帕金森病等多種病癥相關。H2O2可氧化GSH進而影響酶@MOFs的H2O2傳感性能(圖1B)。鑒于這一原理，我們建立了一種GSH的可視化酶@MOFs傳感平臺，并具有較高的檢測靈敏度和較寬的線性范圍（圖1C）。與單酶催化相比，多酶催化級聯反應是生物體內一類重要的化學轉化過程，在生物信號轉導和代謝途徑中起著關鍵作用。研究人員將多種酶（GOx和HRP）共封裝于MOFs（簡稱ECMN，圖1D），模擬細胞內級聯催化過程；同時，可以通過調控酶的封裝模式，提高ECMN的級聯催化性能（圖1E），并實現葡萄糖的高靈敏、可視化檢測? 此外，研究團隊從封裝策略及應用兩方面總結了酶@MOFs的最新研究進展：重點介紹了MOFs孔徑結構和酶生物界面與金屬離子的相互作用對酶封裝效率的影響及影響酶活性轉化的關鍵因素；并展示了酶@MOFs在生物傳感、催化和納米催化治療等領域的前沿應用。

本項目從白酒大曲中分離篩選出具有自主知識產權的高效脂肪酶生產菌華根霉，建立了利用華根霉全細胞脂肪酶在非水相中催化合成以己酸乙酯為代表的短鏈芳香酯技術體系，并實現了產業化。此方法反應條件溫和、反應特異性強、有毒副產物少、反應效率更高；轉化產物品質高，合成的短鏈的脂肪酸酯主要包 括己酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯等，屬于天然等同生物香料，具有巨大的市場需求和商業價值。相關技術成果 2006 年獲江蘇省科技進步一等獎，2003 年獲教育部提名國家技術進步二等獎