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纳米酶的构效关系与催化调控ROS防治传染病的研究

批准号:
81930050
项目类别:
重点项目
资助金额:
297.0 万元
负责人:
阎锡蕴
学科分类:
纳米医学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
阎锡蕴

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
纳米酶(Nanozyme)是一类蕴含酶学催化特性的纳米材料,属于新一代人工模拟酶。申请者首次从酶学角度系统研究了四氧化三铁纳米材料的催化功能,提出了纳米酶新概念,定义了纳米酶活性单位,建立了标准化并研制出世界上首例纳米酶产品。迄今,全球已有26个国家的220多家实验室开展纳米酶研究,形成了纳米酶研究新领域。目前,该领域迫切需要解决的关键问题是如何深入理解纳米酶构效关系,如何通过多学科知识的融合发展完整的纳米酶知识体系,从而实现理性设计和宏量制备,解决当前疾病诊疗中的一些共性问题。为此,申请者利用长期多学科交叉的优势,融合材料、化学、酶学和医学等知识,集中探讨一类纳米酶(如氧化还原酶)的构效关系,结合实验与理论计算设计高活性纳米酶,研究其精确调控ROS的作用机理,解决与ROS相关疾病(如传染病)的一些共性问题,为疾病的防治提供新的思路。
英文摘要
Nanozyme is a type of nanomaterial with enzyme-like activity, belonging to a new generation of artificial analog enzymes. The catalytic function of Fe3O4 nanomaterial was studied from an enzymatic point of view for the first time by the applicant, proposing the new concept of nanozyme, later standardizing this field, producing the world's first nanozyme product. Thus far, more than 220 groups from 26 countries worldwide have carried out nanozyme research, forming a new field of nanozyme research. Presently, the key problems in this field is how to further our understanding of the relationship between nanozyme structure and activity, how to develop a thorough nanozyme knowledge system through uniting multi-disciplinary knowledge, to then implement rational design and macro preparation, and solve common problems in the diagnosis and treatment of current diseases. To this end, the applicant will employ the long-term multi-disciplinary advantages of her research team, combining experience in material science, chemistry and enzymology, to focus on the structure-activity relationship of a class of nanzymes (redox). With experimental and theoretical calculations, we propose to study the mechanism of nanzyme’s precise regulation of ROS, and solve ROS related diseases (such as infectious diseases), and provide new prospectives for the prevention and treatment of diseases.
纳米酶是指一类具有类似天然酶催化活性和酶促反应动力学特征的纳米材料。目前,该领域迫切需要解决的关键问题是如何深入理解纳米酶的构效关系,实现理性设计和宏量制备,解决当前疾病诊疗中的一些共性问题。本项目立项拟开展的研究内容包括:(1)以天然酶为模板合成氧化还原铁基纳米酶,(2)研究其构效关系,为指导纳米酶设计及规模化制备提供基础;(3)设计高活性纳米酶调控 ROS,并建立大规模制备生产方法;(4)建立纳米酶催化杀菌新方法和检测新技术,为重大传染性疾病防治提供新策略。.围绕项目研究目标,取得了以下成果:. 1)证明了仿酶设计是一种有效提高纳米酶活性的策略,研究多种纳米酶构效关系,将天然酶活性中心结构引入纳米酶,分析了其催化活性与纳米结构的关系;根据构效关系设计合成了过氧化物纳米酶和超氧化物歧化酶(SOD)纳米酶,活性均超越天然酶;发现纳米酶调控ROS诱导细菌铁死亡新机制,天然免疫系统也利用此机制防御细菌入侵,总结提出了纳米酶抗生素,对多种耐药菌具有广谱抗菌作用,同时也发现了选择杀菌机制。. 2)积极申请关于“纳米酶”专题的 Gordon Research Conference 国际会议,相关国际专家对纳米酶给予高度评价,认为非常具有创新性。但是鉴于疫情和中美国际关系的影响,最后没有成功。我们依托纳米酶分会举办了三次中国纳米酶大会,并邀请美国、韩国、欧洲等多国科学家参会交流。. 3)在研究基础上评估纳米酶在多种感染疾病模型中的防治效果,并将其拓展到抗病毒和检测应用,验证了纳米酶抗菌具有重要的转化应用潜力。在细菌性阴道炎方面推进临床前研究,细菌性阴道炎防治已完成临床样本测试1000例;硫化铁纳米酶防治幽门螺旋杆菌,目前已经与幽门螺旋杆菌发现者、诺贝奖获得者巴里·马歇尔教授领衔的团队开展临床前合作。 . 4)推动转化应用,开发的纳米酶试纸条检测病毒抗原技术,已经制备成试剂盒,针对鼻拭子样品已经能够开展实际检测,目前已经在实验室开展多例志愿者检测,灵敏度显著高于传统胶体金试纸条。同时初步摸索放大合成工艺达到公斤级,与企业4项合作开发,制定纳米酶术语国家标准和活性检测ISO标准。共发表论文39篇,申请专利5项(授权专利2项)。项目负责人阎锡蕴获得2021年度何梁何利科学与技术进步奖,2023年入选发展中国家科学院院士。
CD146调控肝炎恶性转化的网络研究
  • 批准号:
    91529306
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    250.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    阎锡蕴
  • 依托单位:
一种穿越血脑屏障的纳米载体
CD146作为关键节点调控非可控性炎症恶性转化分子机制研究
  • 批准号:
    91329102
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    150.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    阎锡蕴
  • 依托单位:
EMET:肿瘤转移新机制
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