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  • 综述:固态核磁共振(Solid-State NMR)分析旨在利用丙氨酸残基作为标记物,阐明丝绸的原子级结构及其动态行为

    了解蚕丝和蜘蛛丝纤维的结构、排列方式及其动态特性对于解释其优异的机械性能至关重要。然而,关于这些纤维的原子坐标结构信息仍然有限。本文主要研究了丙氨酸分子中的甲基基团,利用13C固态核磁共振(NMR)的化学位移以及自旋-晶格松弛时间来定量解析丝纤维的结构,包括丙氨酸甲基基团的排列方式及其动态行为。野生蚕(Samia cynthia ricini)的丝纤维呈现出交错的聚丙氨酸排列结构,而蜘蛛丝则具有矩形排列与交错排列的混合结构,其中富含甘氨酸的片段主要形成随机卷曲(random coils)和β-转角(β-turns)结构。家蚕丝则具有反极性层状结构,每八个氨基酸通过β-转角发生折叠。此外,某些丙

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 硅烷化的软木和硬木木质素:对PLA生物复合材料热机械性能及界面性能的影响

    肽-聚合物 conjugates(肽-聚合物偶联物)是一种具有前景的分子,因为它们结合了肽的生物功能与聚合物的多功能性,从而在药物递送、生物材料和纳米医学领域具有应用潜力,同时具备更好的稳定性、生物相容性和可定制的功能。迄今为止,合成这类生物杂化物的主要方法是“接枝到”(grafting-to)策略,而“接枝自”(grafting-from)技术相对较少使用。虽然已经开发出一些基于自由基的“接枝自”技术,但这些技术存在一些局限性,例如可聚合单体的种类有限,以及会引入不可降解的聚合物链。基于AROP(Acyl Radical Olefin Polymerization)的“接枝自”策略为合成含有

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 具有相控释放功能的注射用水凝胶,含有积雪草纳米复合材料,用于感染控制和无疤痕伤口愈合

    本文探讨了酶响应型胶束纳米载体设计中稳定性与酶解降解之间的关键挑战,并通过实验验证了微胶束-单体交换动力学在酶解过程中的核心作用。研究团队通过合成一系列具有可逆结构转变能力的三嵌段两亲性分子,结合独立调节疏水性的策略,系统地分析了分子结构、分子量和疏水性对胶束动态行为及酶解反应的影响。这一研究不仅揭示了微胶束-单体交换与酶解反应之间的直接联系,还为设计具有可编程降解特性的新型纳米载体提供了理论依据和技术路线。### 背景与意义近年来,聚合物胶束因其在生物医学领域的广泛应用而受到广泛关注,尤其是在药物递送和成像剂的靶向输送方面。两亲性分子在水溶液中能够自组装形成具有疏水内核和亲水外壳的核壳结构,

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 通过环状赖氨酸衍生物的开环聚合反应制备季铵化尼龙-6聚合物:一种多功能的抗菌平台

    本研究聚焦于酶响应型胶束纳米载体的设计与应用,探索了其稳定性和酶降解性之间的平衡关系。胶束作为一类具有广泛生物医学应用潜力的纳米结构,因其独特的两亲性结构,能够形成具有疏水核心和亲水冠部的核壳结构,从而实现对难溶药物的有效封装和递送。然而,如何在保持胶束稳定性的同时,实现其在特定靶点的高效降解,仍然是一个关键挑战。这不仅影响药物释放的时机和位置,还决定了其在体内的安全性和治疗效果。研究的核心在于揭示酶对胶束的降解是否受到胶束-单体(unimer)交换动力学的调控。此前,人们普遍认为酶对胶束的降解主要依赖于胶束的结构特性,例如疏水性、分子量和建筑结构,但这一假设尚未通过直接实验证据得到验证。为此

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 一种多功能且可在紫外线照射下降解的高支化乙烯基聚合物,用于高效递送mRNA

    通过(甲基)丙烯酸酯的自由基聚合反应合成的乙烯基聚合物在各种生物医学领域得到了广泛应用。我们开发了一种多功能、高度支化的乙烯基聚合物HPNDN,该聚合物具有紫外线(UV)光触发降解的特性,能够高效地实现mRNA的递送。将(2-硝基-1,3-苯基)双(亚甲基)二丙烯酸酯(NPBMDA)与2-(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)和3,3,4,4,5,5,6,6-九氟己基丙烯酸酯(NFHA)通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合反应共聚,随后用乙二胺(EDA)进行端封处理,从而得到了具有高度支化拓扑结构、多个氟基团和多个氨基的HPNDN。在紫外光照射下,HPNDN通过NPBMDA单元中的酯

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 通过2-碘代苯甲酸氧化制备C6-醛基功能化纤维素

    含多元醇的纤维素的选择性氧化对于开发纤维素衍生物功能材料具有重要意义。虽然传统的氧化方法可以很容易地在纤维素的C2/C3位置引入醛基(同时伴随着脱水葡萄糖单元的环开裂),或在C6位置引入羧基,但仅在C6位置生成醛基的选择性氧化仍然具有挑战性。在本研究中,我们证明了2-碘代苯甲酸(IBX)在温和条件下能够高效且选择性地将脱水葡萄糖单元的C6位置上的伯醇转化为醛基。单糖模型实验验证了这种氧化作用具有C6位置特异性。该方法成功应用于微晶纤维素(MCC,主要为Iβ同质体)和细菌纤维素(BC,主要为Iα同质体)的表面改性,分别获得了0.96 mmol g-1和0.93 mmol g-1的醛含量,每单位脱

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 经聚胺改性的聚天冬氨酸(Poly(aspartic acid))用于mRNA递送,并具备体内肺靶向能力

    聚合物被广泛用作mRNA传递平台,但其临床应用受到诸多限制,例如非器官选择性表达和较低的体内效力。聚氨基酸(尤其是聚天冬氨酸,PAsp)因其优异的生物降解性和生物相容性而被广泛研究用于药物、核酸和蛋白质的传递。然而,经氨基水解修饰的PAsp在mRNA传递中的作用仍有待进一步探索。在这项研究中,我们开发了一系列聚胺-氨基水解PAsp衍生物(P-An),并进一步用杂环小分子对其进行功能化(P-An-M),评估了它们的体外和体内mRNA转染效率。我们合成了24种聚合物,并筛选出三种经N,N-双(3-氨基丙基)乙二胺(PDA)修饰的PAsp衍生物(P-PDA、P-PDA-I和P-PDA-BI),这些衍

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • pH响应性支链淀粉纳米颗粒:用于酸性微环境中按需生产葡萄糖

    葡萄糖在为身体提供能量以及支持各种细胞代谢过程中起着关键作用。葡萄糖供应不足会扰乱这些代谢功能,可能导致健康问题。为了解决这些问题,我们提出了一种新型纳米系统,该系统能够在细胞内的晚期内体/溶酶体环境中产生葡萄糖。在这项研究中,我们选择了支链淀粉(AMY)作为葡糖淀粉酶的底物,因为它具有生物相容性、可生物降解性和无毒性。通过乙酰化改性,支链淀粉被转化为一种对酸敏感的疏水性物质——乙酰化支链淀粉(AcAMY),从而可以利用双乳液法高效制备颗粒并封装葡糖淀粉酶。实验表明,这些颗粒的降解程度受pH值影响,且能够实现葡糖淀粉酶的控释,从而促进支链淀粉的酶促水解生成葡萄糖。此外,该纳米系统在酸性条件下能

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 克拉夫特木质素的有机溶剂分级分离:释放其作为防晒霜中多功能活性成分的潜力

    木质素因其富含芳香族和酚类化合物而具有抗氧化、抑制酪氨酸酶以及防护紫外线的特性,但由于硫酸盐法制木质素的异质性和深色,其难以在化妆品中得到应用。本文采用逐步乙醇-丙酮有机溶剂萃取的方法来提高木质素的均匀性、纯度和外观。通过FTIR、XPS和2D-HSQC NMR等技术分析了各萃取物的结构特征。从硬木硫酸盐木质素中提取的丙酮可溶性木质素(H-AS)具有较高的苯乙基(S/G)比例、丰富的甲氧基团以及大量的C-O键,这使得它具有更强的抗氧化活性、更显著的酪氨酸酶抑制作用以及更广的紫外线吸收范围。将5%的H-AS添加到市售SPF 15防晒霜中后,防晒霜的SPF值提升至33.7;同时,其抗氧化活性和酪氨

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 可扩展制备具有可调结晶度和链可及性的多孔纤维素微粒

    纤维素是一种多功能且可持续的生物聚合物,可用于制造用于各种应用的微粒。然而,其固有的结晶性限制了表面对于吸附和功能化的可及性。本研究提出了一种通过反应性喷雾干燥技术来调节纤维素微粒结晶性和链可及性的方法。通过优化喷雾干燥参数(如进料浓度、氮气(N₂)流速和交联剂用量),制备出了粒径范围在0.54至5.65微米之间的球形多孔微粒。在这些参数中,进料浓度和氮气流速对微粒的形态和内部结构影响最大,而交联作用降低了结晶性并增强了链的可及性。链可及性的提高程度与进料溶液中环氧氯丙烷交联剂与葡萄糖单体(E/G)的比例直接相关。因此,与原始纤维素相比,改进后的纤维素微粒具有更高的溶剂吸收能力、更好的亚甲蓝吸

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 用于慢性感染伤口愈合的共价结合协同抗菌-抗氧化聚乳酸纳米纤维膜

    PLA),共价结合在平衡抗菌、抗氧化和促进伤口再生方面起着关键作用,为慢性感染性伤口的治疗提供了持久有效的方案。

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 利用机器学习预测木质素的溶解度

    木质素是一种极具潜力的可再生资源,但由于其多分散性和溶解度的变化性,其在实际应用中面临诸多挑战。本研究利用真实的表征数据(凝胶渗透色谱法(GPC)和HSQC核磁共振技术)分析了100种不同分子量木质素的分子结构。我们采用机器学习(ML)方法,将结构特征与量子化学信息相结合,预测这些木质素在各种溶剂中的溶解度(使用COSMOtherm软件进行计算)。机器学习模型表现出很高的预测准确性(R2值分别为0.987、0.892和0.970),证明了其基于结构和溶剂特性预测木质素溶解度的有效性。此外,SHAP分析揭示了单个分子特征对溶解度预测的影响,有助于我们理解木质素结构如何影响其溶解度。本研究为选择高

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 酶引导的内质网靶向肽的自组装,用于选择性调控癌细胞的命运

    通过酶引导的自组装(EISA)靶向癌细胞中的细胞器,比细胞内EISA更有效地促进癌细胞死亡,从而改善对癌细胞命运的调控。在这项研究中,我们开发了一种针对内质网(ER)的肽,方法是将能够被碱性磷酸酶(ALP)引导自组装的-甲苯磺酰胺(一种ER靶向基团)与这种肽连接起来,以实现肽在ER上的精确积累。在ALP表达水平升高的癌细胞中,这些肽组装体选择性地聚集在ER上,而在ALP水平较低的正常细胞中则不会如此,这导致了ER应激和ER功能障碍。结果,癌细胞中选择性诱导了凋亡和坏死。与缺乏ER靶向功能的细胞内EISA相比,使用ER靶向肽的EISA方法使IC50值降低了2倍以上,有效克服了其浓度依赖性的问题。

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • Poly(dl-丙氨酸-co-甘氨酸):Poly(dl-乳酸-co-羟基乙酸)的肽类类似物

    我们报道了聚(丁二醇-丙氨酸-甘氨酸)(dl-PAGs)作为广泛研究的基于酯类的聚(丁二醇-乳酸-甘醇酸)(dl-PLGAs)的肽基类似物。与疏水且不溶于水的dl-PLGAs不同,含有少于22摩尔%甘氨酸的dl-PAGs是可溶于水的。值得注意的是,其水溶液在浓度为7.0%至16.0%(重量百分比)时加热会经历从溶液到凝胶的转变。光谱分析(包括1H NMR、FTIR和圆二色性)表明,这种热响应行为是由dl-PAG链的部分脱水引起的,类似于聚(N-异丙基丙烯酰胺)中的机制。dl-PAGs在磷酸盐缓冲盐水中稳定,但在蛋白酶(如胶原酶和弹性蛋白酶)存在下会发生酶促降解。当通过皮下注射到大鼠体内时,dl

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • N-末端氢键作用促使两亲性二肽凝胶的形态从扁平结构转变为扭曲带状结构

    丰富的可逆非共价相互作用在超分子形态的各向异性以及多种结构之间的转变中起着重要作用。然而,驱动这种转变的具体触发因素仍不明确。本研究揭示了l-色氨酸衍生物(GTCn)的游离N端胺基与DMSO之间的氢键作用,通过调节DMSO/H2O的比例,可以促使纳米带从平面结构转变为扭曲结构。在光学显微镜下观察到,宏观形态从聚集的团簇逐渐发展为类似花朵的球形凝胶。结合实验和分子动力学(MD)模拟的结果表明,这种氢键作用是导致π–π堆叠方式从J型转变为H型的关键因素。C端的烷基链会影响结构尺寸,而凝胶的触变性质则受手性形态的控制。这些成果为在自组装过程中精确触发扭曲纳米带的形成提供了一种分子策略,同时适用于可在

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 具有双重生物活性药物输送功能的工程化磺化细菌纤维素水凝胶,用于银屑病的精准治疗

    银屑病是一种慢性炎症性皮肤病,其发病机制与角质形成细胞与免疫系统的异常相互作用以及氧化应激密切相关。为了解决传统治疗方法的局限性,我们开发了一种硫酸化的细菌纤维素/壳聚糖水凝胶(MTX-SBC/CS Gel),该水凝胶不仅具有天然的生物活性,还能实现甲氨蝶呤(MTX)的精准释放。硫酸化处理使水凝胶含有磺酸基团,这些基团不仅具有强大的ROS清除能力,还能优化药物的相容性和释放动力学。壳聚糖通过氢键网络赋予水凝胶自愈和生物粘附特性。分子模拟和实验结果表明,磺酸基团能够调节药物与聚合物之间的相互作用。在伊莫喹莫德诱导的银屑病模型中,MTX-SBC/CS Gel的治疗效果与临床标准药物倍他米松相当;单

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 通过耗散能的分子工程调控,制备出具有近似线性超应变性能、自粘性和自修复功能的多糖水凝胶,以实现人机交互应用

    皮肤与电子设备之间的界面问题一直存在挑战,涉及机械性能、粘附性和生物相容性等方面。尤其是机械强度和线性变形之间存在矛盾。本文通过耗散能量的分子工程策略,开发出一种具有超强拉伸性能、自愈功能且变形接近线性的导电多糖水凝胶。在水凝胶中引入了两种能量差异较大的物理键,以实现接近线性的超拉伸性能。强金属配位作用提供了机械强度,而大量的弱氢键则抑制了材料的屈服现象,从而实现了接近线性的超拉伸变形(2199.27%)、弹性模量(29.025 kPa)、应力(183.05 kPa)、韧性(2.65 MJ m–3)以及良好的粘附性和自愈特性。此外,基于这种水凝胶的特性,还制备了相应的传感器。这些传感器可用于机

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 具有酶保护层的偶氮连接5-ASA水凝胶微粒,用于溃疡性结肠炎治疗中的持续药物释放

    由于抗炎药物的酶促激活过早以及组织特异性较差,针对炎症部位的给药仍是一个关键挑战。在这里,我们报道了一种由偶氮键连接的5-氨基水杨酸与部分氧化的海藻酸钠(SA-AP)共价接枝而成的水凝胶微粒。Ca2+诱导的交联作用形成了具有可调界面的球形微粒,这些微粒能够提供物理和静电保护。这些微粒在模拟的胃液和肠液中表现出高稳定性,从而防止了5-氨基水杨酸(5-ASA)的过早释放。结肠细菌还原酶在4小时后触发药物的持续释放,这一过程受到水凝胶扩散屏障的限制。黏附实验表明这些微粒能够选择性结合到带正电的炎症模拟表面上,细胞实验也证实了其抗炎效果。在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中,SA-AP微粒的效果优于游离的5

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 多功能多酚纳米粒子交联氨基糖苷水凝胶

    具有集成抗氧化和抗菌功能的多功能水凝胶对于调节伤口微环境、减轻氧化应激和预防感染至关重要。然而,构建具有可编程响应性和结构完整性的高效水凝胶以满足治疗需求仍然具有挑战性。在此,我们通过醛基化多酚纳米颗粒与氨基糖苷类抗生素之间的原位席夫碱反应,开发了一种模块化、功能可编程的水凝胶平台。所得纳米复合水凝胶表现出优异的机械性能、pH响应性、生物降解性和生物相容性,这归功于功能性纳米级构建块与交联剂之间的协同作用。体外和体内评估证实了该水凝胶强大的抗菌和抗氧化能力,能够有效控制感染并减轻伤口环境中的氧化应激。这一策略为开发适应性强的多功能水凝胶以用于先进的伤口管理提供了灵活的方法。

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22

  • 直接由聚(N-异丙基丙烯酰胺)制备的非交联热响应混合磁性纳米球,可作为加热速率纳米传感器使用

    PNIPAM,即聚N-异丙基丙烯酰胺,是一种具有温度响应特性的高分子材料,因其在生物医学领域中的广泛应用而备受关注。该材料的特性在于其在特定温度下会发生从螺旋构型向球形构型的转变,即所谓的“coil-to-globule transition”,这一转变过程能够赋予其独特的热响应行为。这种特性使其成为构建具有热响应能力的纳米结构的理想选择,尤其在生物传感和生物医学应用中。与传统的纳米凝胶相比,PNIPAM在水溶液中可以表现出更显著的热响应行为,同时避免了未反应单体可能带来的细胞毒性问题。在这一研究中,作者提出了一种新的方法,通过使用已聚合的PNIPAM,采用微型乳化和溶剂蒸发技术,制备了具有热

    来源:Biomacromolecules

    时间:2025-10-22


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