纳米粒子-生物分子复合体的合成及其在生物医药领域的应用

纳米粒子具有独特的光、电和催化性质;生物物质具有识别、催化和抑制的特性;纳米粒子连接生物分子从而合成了具有生物上的电、光性质的纳米粒子—生物分子复合体。本文介绍了纳米粒子-生物分子复合体系的合成,以及这些纳米粒子—生物分子复合体在生物医学领域的应用及研究进展。     

工业生物催化技术在绿色精细化学品合成中的机遇

生物催化技术具有反应条件温和、专一性强、环境友好等特点,是传统化学方法无法比拟的。本文从生物催化技术的特点及其在精细化学品合成中的应用现状出发,从产品战略、技术策略等方面提出生物催化技术应用的方向与目标：生物催化与有机合成技术的集成、交叉将会是未来生物催化技术发展的重要方向;有机合成技术为生物催化技术的发展、应用指明并提供了更多技术、产品及产业机会。     

纳米生物催化的研究现状和发展态势

纳米生物催化领域包括:(ⅰ)利用纳米技术或纳米材料调控生物催化剂的效率;(ⅱ)直接利用纳米材料或技术实现生物催化功能,并拓展生物催化在非友好环境及疾病诊疗中的应用.纳米生物催化已成为纳米生物学重要的研究领域,主要涉及纳米载体固定化酶和纳米材料人工模拟酶(纳米酶).一方面,可以借助纳米技术或材料所具有的特殊纳米效应来增强生物催化剂的效率和稳定性.另一方面,从模拟酶的理念出发,借助纳米材料自身所具有的催化能力,直接实现对生化反应的催化,这类具有酶学特性的纳米酶被视为新一代人工模拟酶.近年来,基于纳米载体固定化酶和纳米酶技术的纳米生物催化已在疾病诊断和治疗、化工制药、环境处理等领域得到了广泛研究,并展示了其具有重要的应用价值.本文简要综述了纳米载体固定化酶和纳米酶的发展历程及应用进展.     

有机化合物生物催化研究进展

随着近十几年来工业生物技术的发展,有机化合物的生物催化也取得了飞速的进步.近几年的研究集中在:新生物催化剂的筛选和酶的定向改造;非水相生物催化中酶有机溶剂耐受性的增强和非传统介质的应用;生物催化在手性化合物,药物等精细化学品领域的应用;组合生物催化作为组合化学和生物催化相结合而成的一个新技术生长点,并取得一定的进展,为新药的开发提供一种切实可行的方法.     

酶及其生物催化技术的研究与应用

与传统化学催化工艺相比,基于酶的生物催化工艺具有反应条件温和、环境友好、操作简便、立体选择性优良等优势。当前已有多个生物催化工艺应用于生产精细大宗化学品和高附加值医药中间体,此外在食品、化妆品等领域也有广泛的应用。主要综述了酶及其生物催化技术的研究进展,包括酶序的构建、酶的定向进化,以及酶与生物催化技术在大宗化学品、医药中间体、食品、化妆品、纺织以及纸浆造纸工业中的应用。     

离子液体在生物催化反应中的应用

首先概括了离子液体中生物催化反应的特点;阐述了离子液体在生物催化反应中的应用进展,主要包括:蛋白酶催化的反应、脂肪酶催化的反应、氧化还原酶催化的反应以及其它酶催化的反应.离子液体通常起到了提高酶的活性或稳定性,并提高产物收率和选择性的作用;并展望了离子液体作为溶剂和共溶剂在生物催化反应中的发展前景.     

Ribozyme与基因表达

Ribozyme指一类具有生物催化功能的RNA,也称RNA催化剂、在化学本质上,它不同于具有生物催化功能的蛋白质--酶(enzyme),Ribozyme发现于80年代初,近十年来,ribozyme研究进展深化了生物催化理论,提出了生物大分子和生命起源的新概念。     

手性医药化学品生物催化绿色制造

生物催化具有选择性强、催化效率高、反应条件温和、环境友好等优点,广泛应用于传统化学方法不能或者不易合成的手性化合物的生产过程中,已成为化学合成法的一种重要补充。同时,生物催化能够更好地解决资源、能源和环境方面的压力,维持和谐的生态环境,促进工业的可持续发展。近年来,生物催化技术已在手性医药化学品产业化生产中得到了广泛的应用,有效地实现了手性医药化学品的绿色制造。本文就生物催化介入的手性医药化学品的产业化技术和过程进行介绍。     

生物过程酶反应及产品技术研究

生物过程酶反应技术具有催化效率高、环境友好等优点,发展势头迅猛,得到了越来越广泛的应用。综述了近年来单酶催化、多酶催化、化学酶法耦合催化,以及酶的混沌催化等方面的研究现状、重大突破及其在重要医药化工产品合成方面的应用,并对其发展趋势进行了展望。     

生物催化与生物转化研究进展

由于生物催化过程具有高效、高选择性、条件温和、环境友好等优点,因此成为可持续发展过程中替代和拓展传统有机化学合成的重要方法。近两年的进展集中于新生物催化剂的发现和改造,以及将生物催化和生物转化应用于工业过程的探索,包括开发新的反应体系,新的固定化方法等。可以预见,在医药中间体等高附加值化工产品的生产过程中,生物催化和生物转化的应用将呈现加速增长趋势。     

脂肪酶及其在化学品合成中的应用

脂肪酶催化过程具有高效和高选择性、条件温和以及环境友好等特点。目前可再生能源和绿色化工领域对新型酶催化转化技术的迫切需求使得越来越多的脂肪酶被应用到生物柴油、精细化学品和医药中间体合成的领域。本文主要介绍了脂肪酶的催化技术及其在化学品合成中的应用。     

生物催化不对称还原制备氟代手性醇

由于氟原子的特殊性质，化合物中引入氟原子可显著改变其物理化学性质。因此，氟原子在药物中的应用越来越广。此外，80%药物分子结构属于手性分子。其中，氟代手性醇常见于手性药物结构中，该类结构的合成方法研究具有重要的意义。不对称还原含氟酮是合成此结构的常见方法。与化学还原方法相比，生物催化还原具有对映选择性强、产率高和易于分离纯化等优点。生物催化，特别是酶催化还原含氟酮类化合物成为手性药物合成领域的研究热点。本文从纯化酶催化和全细胞催化两个方面，综述了近年来含氟酮生物催化还原合成氟代手性醇的研究进展，并分析总结了氟代对酮生物催化还原的影响，最后对生物催化还原法未来的发展进行了展望。     

施陶丁格连接介导的生物传感及药物运输研究进展

施陶丁格连接是有机叠氮化物与膦在室温、水溶液等温和条件下直接发生的一种无金属催化的点击反应。由于施陶丁格连接具有生物正交特性且无潜在的细胞毒性,目前正广泛应用于材料表面功能化、各种生物大分子的合成及标记等方面。同时,在药物的合成与递送以及生物传感器等应用中具有较大发展空间。详细介绍了施陶丁格连接的反应机理、影响反应动力学、连接产率以及反应进程的多种因素,以及该连接反应介导的生物标记技术。在此基础上,论述了施陶丁格连接在生物传感中的应用,包括以核酸、小分子为靶标的荧光生物传感器;细胞成像技术在核酸、聚糖中的应用;以及在药物合成与递送中的应用。最后预测了施陶丁格连接未来的发展方向以及在生物传感中的应用前景。     

固定化全细胞催化可再生油脂合成生物柴油的稳定性

酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放、产物易分离回收等优点,越来越得到关注。全细胞催化剂,无需酶的提取和纯化,减少了酶活损失,有望大幅降低生产成本;Rhizopus oryzae IFO4697全细胞可以有效催化植物油脂合成生物柴油,进一步提高全细胞在催化植物油脂甲醇解制备生物柴油过程中的稳定性,对于工业放大具有重要意义。本实验对固定化全细胞Rhizopus oryzae IFO4697催化植物油脂合成生物柴油的稳定性进行了系统地研究,结果表明:反应体系水含量对于全细胞催化剂的反应活性和催化稳定性有重要影响,5%～15%含水量适宜;研究范围内,载体粒度及干燥方式对稳定性影响不显著;经过戊二醛交联后,全细胞催化油脂甲醇解反应的稳定性显著提高,1200h反应后,仍然可以保持75%的生物柴油得率;真空抽滤直接回用的方式有利于稳定性的保持。在优化条件下,回用20个批次,生物柴油得率可维持在80%。     

生物催化技术研究现状和发展趋势

正生物催化技术是当今国际科技发展的热点,将继信息技术后引领新一轮的全球科技革命。文章介绍了近年来国内外生物催化技术的最新研究进展和发展趋势,包括生物催化剂的发现与改造、生物催化机理、生物合成反应的设计与调控、生物催化系统的设计和构建,以及生物催化技术的工业应用实例等。     

疏水性氨基酸的羟基化研究进展

羟基化氨基酸在生物技术和分子生物学中具有独特价值,具有抗真菌、抗菌、抗病毒和抗癌的特性。通过比较化学合成与生物催化合成羟基氨基酸的异同,选择具有高对映结构选择性的生物催化合成方法成为羟基氨基酸合成的首选。生物催化实现疏水性氨基酸的羟基化和羟化酶紧密相关,而羟化酶又是单核非血红素Fe(Ⅱ)和α-酮戊二酸依赖型双加氧酶(Fe/αKGDs)的一种,Fe/αKGDs存在共性催化机制。因此,疏水性氨基酸在被催化的过程中,会利用关键中间体高价铁-超氧复合体(Fe(Ⅳ)=O)引起多种氧化转化,从而完成羟基化过程。文中就疏水性氨基酸的羟基化合成及功能应用,尤其是(2S,3R,4S)-4-羟基-异亮氨酸(4-HIL)和羟脯氨酸,进行了详细的阐述,探讨了Fe/αKGDs的共性催化反应机制,并对羟基氨基酸在基础研究和工业中的应用进行了综述。     

手性技术与生物催化

简要介绍了手性,手性技术与生物催化的基本概念。手性,是指一个有机分子具有不对称性,形成两种空间排布方式不同的对映异构体。手性技术即生产手性化合物的技术,手性化合物的制备方法主要有手性源、外消旋体拆分、不对称合成等几种。生物催化,即利用酶或微生物等生物材料催化进行某种化学反应,被认为是手性化合物生产取得突破的关健技术。文章还介绍了生物催化外消旋体拆分、生物催化不对称合成等几种生产手性化合物的应用实例。     

脂肪酶催化合成生物柴油的瓶颈问题及其对策研究进展

生物柴油,一种新型的清洁能源燃料,具有可再生、可生物降解、环境友好等优良的品性,可部分或全部替代石化柴油。碱催化法、脂肪酶催化法及超临界法是合成生物柴油的主要工艺,其中脂肪酶催化法是一种节能型、环保型工艺,在节能和环保方面,有着碱催化法无可比拟的优越性,具有良好的工业应用前景。但目前在实现产业化的进程中仍存在如酶成本高、稳定性较差、甲醇对酶的失活效应及反应时间长等瓶颈问题。通过固定化技术和全细胞催化剂的采用、甲醇流加方式的改进、溶剂工程的改善及酰基受体和耐醇酶的开发等技术手段,结合固定床生物反应器,较好地解决了这些瓶颈问题,从而推进了酶催化法合成生物柴油的工业化进程。本文主要对酶法合成生物柴油工艺存在的主要问题及相应对策研究进展进行概括介绍,并对其工业化发展前景进行讨论。     

红景天苷生物、化学和生物催化合成的分子理论及应用

红景天苷是红景天属植物的主要活性成分之一,研究红景天苷的高效合成具有重要的科研和应用价值。本文全面概述近年来合成红景天苷的研究状况,主要包括生物合成途径、化学合成途径、生物催化合成途径。对生物合成途径中红景天苷的代谢合成途径、关键酶及基因、实践现状进行了分析;总结了以Koenigs-Knorr法为理论基础的化学合成的研究进展;对具有广泛发展前景的体外生物催化合成状况进行了理论与实践的概述。通过对这些合成方法的展望,为人们了解合成红景天苷的研究现状、进一步深入研究提供参考。     

原核生物细胞色素P450酶系及其应用

细胞色素P450酶系广泛分布于各种生物中,它们通常由一组基因超家族编码并含有血红素,能够催化一系列化学反应,具有多种生物学功能。特别是原核生物P450酶在催化内源性和外源性化合物的反应中具有重要的工业生产应用价值,成为近年来P450酶系研究的热点。本文对近年来原核生物P450酶系的重组表达和生物催化领域的研究进展进行综述。