化学所在分子仿生研究领域取得系列成果

在*、国家自然科学基金委和*的支持下，中科院化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室研究人员，近几年来一直致力于“分子仿生”方面的研究，并取得了系列研究成果，zui近受英国*化学会综述期刊Chemical Society Reviews的邀请，在《化学会评论》 （Chem. Soc. Rev. , 38（2009）, 2292-2303） 上发表了题为Molecular Assembly and Application of Biomimetic Microcapsules的综述文章，全面系统地介绍了该小组近几年的工作。

该课题组基于分子仿生的思路，利用分子组装技术构筑了磷脂双层修饰的聚电解质或蛋白质微胶囊，发展了一类新的仿生膜结构体系。与传统的脂质体相比，组装的仿生膜结构，更能通过分子组装技术模拟活性细胞的生物功能，为生物物理和化学研究提供了新的生物膜模型（Angew. Chem. Int. Ed.,  40 （2001）,  891; Chem. Eur. J,. 9 （2003） , 2589;  Soft Matter, 1 （2005） , 259; Biomacromolecules , 7 （2005）,  580）。在此基础上，对组装膜的结构与功能在分子水平上进行调控，可使组装体系在某种程度上具有细胞膜的功能。此类组装的仿生体系可用作药物和基因的输送与可控释放（Chem. Eur. J. , 10 （2004）,  5848；Biomaterials, 28 （2007）, 3083；Angew. Chem. Int. Ed.,  46 （2007）,  2431；J. Mater. Chem. , 17 （2007） , 4018；Biomaterials,  30 （2009）,  2799）。另一方面，该仿生微胶囊也能被用于生物纳米器件的设计和制造。利用分子组装技术将从植物中提取的生物分子马达（ATPase）组装到仿生微胶囊上，分子马达的生物活性能很好地被保留下来，通过改变外界的物理化学条件可以控制体系中马达的旋转及ATP的合成速率。同时组装的中空聚电解质微胶囊可用作合成ATP的存储器 （Angew. Chem. Int. Ed. , 46（2007）, 6996；Adv. Mater. , 20 （2008） , 601；Adv. Mater. , 20 （2008） , 2933；J. Phys. Chem. B, 113 （2009）,  395），这些活性仿生体系的建立，有助于进一步详细地研究活性蛋白在仿生体系中的功能以及构造新的纳米生物器件。

分子仿生即是在分子水平上，对生物体的某一组成、结构单元或功能，通过人工分子设计和自组装的方法实现对生物体的功能或性质的模仿，构造新型的功能化有序分子结构体系或分子器件，是将化学、物理、分子生物学与纳米科学综合交叉起来的重要科学前沿，也是我国基础研究重点发展的领域。