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項(xiàng)目成果/簡介:本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種豇豆胰蛋白酶抑制劑基因、及其應(yīng)用、大量制備豇豆胰蛋白酶抑制劑的方法。如上所述本發(fā)明的發(fā)明人首先利用pcr反應(yīng)從豇豆基因組dna中直接獲得cpti基因(cpti基因不含有內(nèi)含子)，然后優(yōu)化改造所述cpti序列，改造后的序列在大腸桿菌中的表達(dá)量和表達(dá)比活性都有顯著改進(jìn)。

本項(xiàng)目結(jié)合目前先進(jìn)的生物技術(shù)、面膜和抗菌醫(yī)用敷料生產(chǎn)技術(shù)培育兩類高附加值新型生物技術(shù)產(chǎn)品：生物纖維面膜和抗菌性生物醫(yī)用敷料。 目標(biāo)產(chǎn)品生物纖維面膜，基料采用了微生物合成納米纖維素材料，是100%的純天然材料，材質(zhì)均勻細(xì)致，韌性、持水性強(qiáng)，與皮膚相容性、服貼性佳，是生產(chǎn)面膜的理想基料。采用新型清潔發(fā)酵生產(chǎn)工藝和后處理技術(shù)，大批量提供優(yōu)質(zhì)生物纖維面膜原料，獨(dú)立研發(fā)，推出保濕、美白兩大類生物纖維面膜。 目標(biāo)產(chǎn)品抗菌促愈醫(yī)用生物敷料，是在細(xì)菌纖維素基體中均勻植入納米銀粒子后，通

在研究一系列磷光金（I）芳炔化合物的過程中發(fā)現(xiàn)，在選定波長照射下，這些化合物的空氣飽和二甲基亞砜溶液有一個(gè)逐漸照亮的過程，即光活化磷光發(fā)射，而研究表明在金（I）化合物能夠被溶解的水、甲醇、二甲基甲酰胺或是乙二醇溶液中卻沒有觀察到相同的現(xiàn)象。通過對比光譜發(fā)現(xiàn)，光照除氧的效果比惰性氣體鼓泡除氧還要好。即使經(jīng)過長時(shí)間的強(qiáng)光照射，金（I）化合物在二甲基亞砜溶液中也能保持相對穩(wěn)定。? 若把二甲基亞砜溶液制備成凝膠，可以很方便的在上面“光刻”各種圖案或文字，然后可以通過加熱——冷卻的方式把圖案或文字擦洗掉。重復(fù)這一流程可以方便地在凝膠上實(shí)現(xiàn)“書寫——閱讀——擦除”的循環(huán)。核磁共振氫譜研究表明，在二甲基亞砜溶液中可以觀察到這樣一種現(xiàn)象，是因?yàn)楣庹者^程中敏化產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)單重態(tài)氧氧化二甲基亞砜生成了二甲基砜，從而在局部微環(huán)境消除了分子氧的存在，磷光三重激發(fā)態(tài)得以活化。相較于傳統(tǒng)的除氧方法，光照除氧簡單方便，并且效果好，若其他化合物的二甲基亞砜溶液或還有類似溶劑也有相同的效果，那么該方法將會有較為廣泛的實(shí)際應(yīng)用。

常見的納米酶大多數(shù)是金屬化合物納米顆粒，其催化活性主要是來自在納米顆粒表面的金屬離子。在自然界中，生物酶的特征表明活性位點(diǎn)和支持、穩(wěn)定活性位點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對于高催化效率同樣重要。通過調(diào)整活性位點(diǎn)的成分和環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)高的活性和選擇性。水凝膠是一類具有良好生物相容性的三維親水網(wǎng)絡(luò)材料，其結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)酶分子活性中心，同時(shí)提供更好的底物遷移微環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)有效的催化作用，載酶水凝膠材料已成為生物學(xué)研究中的熱點(diǎn)。納米凝膠為水凝膠的納米粒子，具有類似于宏觀水凝膠材料的親水網(wǎng)絡(luò)及類似流體的傳輸特性，其納米的尺寸可以作為進(jìn)一步體內(nèi)生物應(yīng)用的理想載體。在受限的納米空間中實(shí)現(xiàn)修飾或組裝以獲得雜化納米凝膠仍然存在挑戰(zhàn)。應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院王啟剛團(tuán)隊(duì)從仿生的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種酶催化的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRPase）和金屬配位交聯(lián)方法成功制備出納米人工多酶凝膠體系。該體系具有模擬超氧化物歧化酶（SOD-like）和過氧化物酶（POD-like）特性，可以實(shí)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境級聯(lián)催化的響應(yīng)成像。日前，相關(guān)研究成果以“Multienzyme‐Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP and Metal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging”為題，發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊 Angewandte Chemie International Edition （《德國應(yīng)用化學(xué)》） 上。同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院為該文的唯一通訊作者單位，碩士生齊美園為第一作者，王霞副教授和王啟剛教授為共同通訊作者。 圖1.（a）人工多酶凝膠體系的ATRPase及配位交聯(lián)制備流程（b）模擬SOD和POD級聯(lián)酶催化的腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的熒光成像機(jī)制。研究人員首先在納米粒子表面修飾酶催化的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的引發(fā)劑(-Br)，以具有良好生物相容性的生物酶為催化劑，修飾有雙鍵的賴氨酸（N-acryloyl-L-lysine）為聚合單體，在納米粒子周圍聚合制備得到聚賴氨酸高分子刷，最后通過亞鐵配位交聯(lián)，從而構(gòu)建出具有多酶活性的人工多酶凝膠體系（如圖1所示）。凝膠體系中高分散的Fe離子一方面作為凝膠網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)劑，同時(shí)作為模擬酶的活性中心。通過模擬SOD和POD酶，先將腫瘤部位高水平的O 2 ?? 催化轉(zhuǎn)化為H 2 O 2 ，進(jìn)一步基于腫瘤部位提升的H 2 O 2 通過級聯(lián)酶催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的安全、高效的腫瘤成像。該人工多酶凝膠體系類似自然的過氧化物酶催化機(jī)制不產(chǎn)生羥基自由基，具有低毒性和高生物安全性。同時(shí)，ATRPase方法和金屬配位交聯(lián)技術(shù)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多種納米材料體系的制備，用于藥物輸送和其他生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。該研究成果得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等經(jīng)費(fèi)支持以及中國科學(xué)院強(qiáng)磁場科學(xué)中心的技術(shù)支持。王啟剛教授團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于高分子凝膠固定酶技術(shù)及其生物診療應(yīng)用，近5年累計(jì)以通訊作者在 Adv.Mater. ,  Nat. Commun. ,  Angew. Chem. Inter. Ed. 等期刊發(fā)表SCI論文50多篇。文獻(xiàn)鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002331  PDF：anie_202002331.pdf課題組網(wǎng)站：https://qgwang.tongji.edu.cn/

由生物質(zhì)制成的炭具有無煙、無味、熱值高等特點(diǎn)，可以直接施放到土壤中或作為炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性質(zhì)，延長碳在土壤中的封存時(shí)間，降低溫室效應(yīng)對全球氣候變化的負(fù)面影響。此外，生物炭是一種很好的吸附劑，具有較大的比表面積，其表面含有豐富的含氧活性功能團(tuán)，可凈化水質(zhì)，吸附土壤中一些常見的環(huán)境污染物如重金屬、農(nóng)藥等。因成本較低，已廣泛使用于化工、冶金、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。 目前，已有的生物炭生產(chǎn)系統(tǒng)都會至少存在下列問題之一：①產(chǎn)能小，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求，如窯式爐、釜式、螺旋推進(jìn)爐等；②爐內(nèi)溫度難以控制，生物炭品質(zhì)難以保證，如豎流式爐等；③對原料要求高，應(yīng)用范圍受到限制，如回轉(zhuǎn)窯；④能耗大，生產(chǎn)成本高，存在環(huán)境污染（特別是焦油難處置）。針對以上問題，東南大學(xué)將炭化過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品（焦油和熱解氣）進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔獠捎脙?nèi)外聯(lián)合加熱方式為生物質(zhì)炭化過程提供熱量，無焦油產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)連續(xù)式進(jìn)出料和能量梯級利用。目前已建成日處理秸稈量7噸和24噸的成套工程，日產(chǎn)生物炭約2.1噸和7.5噸。工程連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。 本技術(shù)已申請國家發(fā)明專利3件（授權(quán)2件），發(fā)表學(xué)術(shù)論文12篇，獲國家“973”、江蘇省環(huán)保廳科技項(xiàng)目支持。

由生物質(zhì)制成的炭具有無煙、無味、熱值高等特點(diǎn)，可以直接施放到土壤中或作為炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性質(zhì)，延長碳在土壤中的封存時(shí)間，降低溫室效應(yīng)對全球氣候變化的負(fù)面影響。此外，生物炭是一種很好的吸附劑，具有較大的比表面積，其表面含有豐富的含氧活性功能團(tuán)，可凈化水質(zhì)，吸附土壤中一些常見的環(huán)境污染物如重金屬、農(nóng)藥等。因成本較低，已廣泛使用于化工、冶金、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。 目前，已有的生物炭生產(chǎn)系統(tǒng)都會至少存在下列問題之一：①產(chǎn)能小，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求，如窯式爐、釜式、螺旋推進(jìn)爐等；②爐內(nèi)溫度難以控制，生物炭品質(zhì)難以保證，如豎流式爐等；③對原料要求高，應(yīng)用范圍受到限制，如回轉(zhuǎn)窯；④能耗大，生產(chǎn)成本高，存在環(huán)境污染（特別是焦油難處置）。針對以上問題，東南大學(xué)將炭化過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品（焦油和熱解氣）進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔獠捎脙?nèi)外聯(lián)合加熱方式為生物質(zhì)炭化過程提供熱量，無焦油產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)連續(xù)式進(jìn)出料和能量梯級利用。目前已建成日處理秸稈量7噸和24噸的成套工程，日產(chǎn)生物炭約2.1噸和7.5噸。工程連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

生物能源是太陽能在生物體內(nèi)以化學(xué)能儲存的能量形式,是最安全潔凈，持續(xù)可再生的重要能源，也是解決可替代交通運(yùn)輸燃料的最有效手段。生物航空煤油是利用非食用植物油（麻風(fēng)樹油，微藻油等）為原料，進(jìn)行加氫，去氧，裂解異構(gòu)化等改性處理后獲得生物航空煤油。生物航空潤滑油，利用蓖麻油為原料，通過酯化反應(yīng)獲得耐高溫多元醇酯，替代石油基的潤滑油，同時(shí)也是新一代耐高溫新型航空潤滑油的重要保障。

? 自然界中所有具有生命的物體叫做生物。一般來說，生物可以分為植物、動(dòng)物和微生物三大類。其元素包括：在自然條件下，通過化學(xué)反應(yīng)生成的具有生存能力和繁殖能力的有生命的物體以及由它（或它們）通過繁殖產(chǎn)生的有生命的后代。能進(jìn)行呼吸，對外界的刺激做出相應(yīng)反應(yīng)，能與外界的環(huán)境相互依賴、相互促進(jìn)。教育是一種生物現(xiàn)象，教育起源于一般的生物活動(dòng)。 《生物實(shí)驗(yàn)室》（鋁木結(jié)構(gòu)） 生物實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)特點(diǎn)： 　　本實(shí)驗(yàn)室旨在通過基本實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、自選和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)化基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和運(yùn)用，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)能力和他新意識。 材料標(biāo)準(zhǔn)： 　　臺面：可選用進(jìn)口耐強(qiáng)酸堿的實(shí)芯理化板、進(jìn)口高密度中纖板、貼面理化板、鋼化玻璃鋼等。 　　臺身：進(jìn)口雙貼面優(yōu)質(zhì)高壓三聚氫胺板。以優(yōu)質(zhì)PVC邊條封邊，經(jīng)久耐用。 　　水槽水咀：可選取用陶瓷水槽PPR水槽，配優(yōu)質(zhì)全銅鍍鉻或噴塑三聯(lián)水咀。 序號 儀器名稱 規(guī)格 數(shù)量 單位 材質(zhì)說明 1 教師演講臺 3000*750*900 1 張 全木結(jié)構(gòu)；墨綠色佰克板臺面；環(huán)保型三聚氰胺板柜身 2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺 2800*600*780 12 張 鋁木結(jié)構(gòu)；墨綠色佰克板臺面；環(huán)保型三聚氰胺板柜身 3 教師電源控制臺 470*200 1 套 教師實(shí)驗(yàn)電源及實(shí)驗(yàn)室電源控制系統(tǒng) 4 教師轉(zhuǎn)椅 五輪轉(zhuǎn)椅 1 把 液壓升降式仿皮五輪轉(zhuǎn)椅 5 學(xué)生電源盒（帶低壓電） 145*205（抽屜式） 24 套 220V電源插座，低壓交直流輸出 6 學(xué)生凳 300*450*/510 50 只 凳支柱為60壁厚為3MM鋼質(zhì)型材，凳面使用聚丙烯共聚級注塑 7 電氣布線 DN25 1 套 符合國家安全標(biāo)準(zhǔn) 8 水槽 400*300*210 13 套 PP材質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室專用水槽 9 三聯(lián)水嘴 三聯(lián) 1 付 銅質(zhì)陶瓷芯閥，表面經(jīng)環(huán)氧樹脂噴涂處理 10 給排水系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)件 25 套 國標(biāo)專用給排水管 11 輔助光源 30W 1 套 飛利浦三基色還原節(jié)能日光燈 電教設(shè)備、各類生物儀器（可選配）

? ? 生物合作探究實(shí)驗(yàn)室獨(dú)特之處：革新的頂裝式集成系統(tǒng)使空間變得簡單、靈活。實(shí)驗(yàn)桌可根據(jù)需求自由移動(dòng)和組合，輕松實(shí)現(xiàn)各種模式的轉(zhuǎn)換。做到“你的教室你做主”。 ? ? 升降臂：化學(xué)升降臂可供應(yīng)實(shí)驗(yàn)室以光、電、氣、給排水、通風(fēng)等系統(tǒng)

傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物，如烷化劑、鉑類試劑、作用于核酸合成的藥物、作用于微管蛋白合成 的藥物等，一般存在毒性較大、選擇性較低等問題，因此，研究尋找安全有效、選擇性較好的 靶向性抗腫瘤藥物具有重大的科學(xué)意義和巨大的社會價(jià)值。 組蛋白去乙酰化酶 (Histone Deacetylase，HDAC) 是治療腫瘤的新靶標(biāo)，其抑制劑 Vorinostat (SAHA) 和Romidepsin (FK228) 已分別于2006年和2009年經(jīng)美國FDA批準(zhǔn)上市用于治 療表皮T細(xì)胞淋巴瘤；該類抑制劑顯示出良好的腫瘤治療效果及較小的毒副作用，是目前最具 前景的抗腫瘤藥物之一。 本項(xiàng)目綜合運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)、化學(xué)合成、藥理學(xué)活性測試等 方法，通過“設(shè)計(jì)－合成/修飾－測試”的多次循環(huán)，開發(fā)了一系列結(jié)構(gòu)新穎的四氫-γ-咔啉骨 架的HDAC抑制劑。該類抑制劑可以有效抑制HDAC總酶及HDAC1的活性，多個(gè)化合物的酶 活性都低于50 nM；并且，該系列多數(shù)化合物對Hela、A549、HCT116、K562、MCF-7等腫瘤細(xì) 胞株表現(xiàn)出比陽性對照藥物SAHA更高的活性，多個(gè)化合物對所測腫瘤細(xì)胞株的抑制活性低于 1 μM，而對于人類正常細(xì)胞無抑制活性；在動(dòng)物模型試驗(yàn)中，代表性化合物對接種Lewis肺癌 荷瘤小鼠模型表現(xiàn)出良好的治療效果，且沒有觀察到明顯的體重變化和毒性反應(yīng)。因此，該類 HDAC抑制劑可以作為藥物先導(dǎo)化合物用于制備抗腫瘤藥物，為廣大腫瘤病患者帶來福音，也 向開發(fā)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗腫瘤藥物邁進(jìn)一步。