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揭示生物振蕩網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計原則
生物振蕩網(wǎng)絡(luò)作為生命體的內(nèi)稟時鐘，調(diào)節(jié)各種與時間信息相關(guān)的生命過程，因此需要在減小計時漲落的同時，保持對環(huán)境信號的敏感性。 對于處于熱力學(xué)平衡態(tài)的系統(tǒng)，漲落耗散定理表明，高響應(yīng)與低漲落不可能同時完成。但是生命系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，并沒有漲落耗散定理的約束。對于振蕩網(wǎng)絡(luò)這一非平衡態(tài)系統(tǒng)，如何保持高敏感性和精確性，以及對應(yīng)的熱力學(xué)的設(shè)計原理，是一個重要的利用物理原理理解生命系統(tǒng)的基本問題。 歐陽頎教授研究組與美國IBM沃森研究中心的涂豫海教授（北京大學(xué)物理學(xué)院/定量生物學(xué)中心教授）展開合作，首次從理論上揭示了生化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化振蕩功設(shè)計原則。研究發(fā)現(xiàn)，通過增加系統(tǒng)的自由能耗散，振蕩的計時精確性增加，這與之前的研究相符；更重要的是，耗散的增加還能夠增強系統(tǒng)對于外界信號的響應(yīng)，兩者呈正比關(guān)系。通過對簡單模型的解析發(fā)現(xiàn)，額外的自由能耗散可以加強振蕩相位與振幅的耦合，借此來增強對信號的響應(yīng)，從而打破了平衡態(tài)的漲落響應(yīng)關(guān)系。為了同時達到高敏感性和精確性，系統(tǒng)需要精細(xì)的分配參與反應(yīng)的非平衡環(huán)路中的自由能耗散。研究基于化學(xué)勢與反應(yīng)流提出了兩條重要的能量分配原則，并在相關(guān)實驗數(shù)據(jù)分析中得到驗證。
北京大學(xué)
2021-04-11
腫瘤特異的生物正交前藥
協(xié)同利用酶觸發(fā)的超分子自組裝和生物正交斷鍵反應(yīng)，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)部實現(xiàn)原位、特異的前藥激活，不僅極大地降低了抗癌藥物的毒副作用，而且增強了靶向活化能力。設(shè)計合成了帶有前藥激活開關(guān)Tetrazine的酶響應(yīng)組裝前體短肽，利用宮頸癌細(xì)胞過表達的磷酸酶，在腫瘤原位構(gòu)建功能納米組裝體，使前藥激活開關(guān)獲得腫瘤靶向性并且大量富集。后續(xù)使用的阿霉素前藥TCO-DOX (其中，TCO為生物正交脫籠基團)在正常細(xì)胞或組織內(nèi)沒有激活，不產(chǎn)生毒性；而在腫瘤內(nèi)則能被高效激活，顯著提高了癌細(xì)胞的殺傷效果。
北京大學(xué)
2021-04-11
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利用餐飲廢油制取生物柴油
項目簡介近年來，石油價格不斷上漲，我國汽車保有量持續(xù)上升，燃料油用量越來越大，這在一定程度上造成了我國燃油供給的緊張。另一方面，隨著餐飲行業(yè)的發(fā)展，加之我國人民的飲食習(xí)慣，日益增加的餐飲行業(yè)產(chǎn)生的廢食用油,已經(jīng)成為環(huán)境及飲食安全方面的一大隱患。本項目的目的在于將餐飲行業(yè)的廢油（脂）經(jīng)過凈化處理后，在堿催化劑存在下，進行酯交換反應(yīng)，生產(chǎn)市場緊缺的車用燃油替代品——生物柴油。經(jīng)檢測本項目制得的生物柴油性能指標(biāo)如下：二、市場前景當(dāng)今餐飲行業(yè)異常發(fā)達，產(chǎn)生的廢油資源越來越豐富。石油短缺，汽車保有量增多，造成石油柴油供應(yīng)短缺，使生物柴油市場前景非常樂觀。三、規(guī)模與投資規(guī)模5000噸/年，廠區(qū)占地1000㎡，設(shè)備投資100萬元。四、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)備名稱 規(guī)格 材質(zhì) 數(shù)量反應(yīng)釜 5000L 不銹鋼 5個貯罐 10000L 不銹鋼 4個離心泵 5臺熱水鍋爐 3噸 1個五、效益分析以地溝油、動植物油、酸化油[動植物油皂角油]，脂肪酸，毛油.等經(jīng)凈化后脫水干燥后，在堿催化劑作用下與甲醇進行酯交換反應(yīng)，生產(chǎn)脂肪酸甲酯[生物柴油]。生產(chǎn)成本：原料費：甲醇 50kg 200元凈化餐飲廢油 3400元/噸 人工費 20元/噸水、電費 20元/噸 其他原料及加工費 50元/噸生產(chǎn)成本： 3690元/噸 包裝、運輸及其他經(jīng)營成本 600元/噸生物柴油市場售價 4800元/噸年經(jīng)濟效益：（4800－600－3690）×5000=255萬元六、合作方式合作，轉(zhuǎn)讓。
河北工業(yè)大學(xué)
2021-04-13
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導(dǎo)電聚苯胺及其衍生物
導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)為有機高分子材料的應(yīng)用開辟了一個新領(lǐng)域，聚苯胺由于合成工藝簡單、摻雜機制特殊，具有良好的導(dǎo)電性、優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性以及特殊的光、電、磁學(xué)性能而得到廣泛的研究。但仍存在以下問題：（1）聚苯胺的分子鏈骨架剛性強，分子間相互作用力大，幾乎不溶不熔，加工性能和機械性能較差；（2）合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、分子量和聚集態(tài)難于控制，對宏觀性能的影響大；（3）聚苯胺經(jīng)摻雜后雖然表現(xiàn)出一些優(yōu)異的性能，但相對于本征態(tài)，穩(wěn)定性降低。針對以上問題，本項目采用化學(xué)氧化聚合法合成了不同
廈門大學(xué)
2021-01-12
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MOFs生物雜交材料的可控設(shè)計
開發(fā)一種簡單的合成策略，制備具有高活性的酶@MOFs生物雜交材料。該方法的關(guān)鍵在于添加了能夠作為“形貌調(diào)制器”的聚多肽-聚谷氨酸（γ-poly-L-glutamic acid, PLGA)。PLGA是一種陰離子生物聚多肽，不僅可通過靜電組裝方式調(diào)控酶的表面電荷進而加速酶@ZIF-8雜交材料的形成，而且PLGA直鏈上豐富的羧基基團可與金屬離子競爭配位，原位裁剪出具有不同形貌和孔徑尺寸的酶@ZIF-8納米結(jié)構(gòu)（圖1A）。研究表明不同的納米結(jié)構(gòu)對于雜交材料的活性有重要影響，其中設(shè)計的介孔2D酶@ZIF-8納米片結(jié)構(gòu)由于具有更短的底物擴散路徑和更大的孔道尺寸，極大提高酶活性位點的利用率，因此得到的MOFs雜交材料具有優(yōu)異的生物活性。基于提出的合成策略，研究人員還建立一個 MOFs“人造細(xì)胞”，通過酶級聯(lián)反應(yīng)模擬細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（圖1B）。該人造細(xì)胞對葡萄糖具有雙重光學(xué)（熒光和比色信號）響應(yīng)，兩種光學(xué)信號都與葡萄糖濃度成正比，并且在兩個互補的濃度范圍內(nèi)靈敏。
中山大學(xué)
2021-04-13
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真核生物DNA復(fù)制源組件
在 S.pombe 中發(fā)現(xiàn)的一個全新pre-RC組分Sap1，它是pre-RC的裝配過程中不可或缺的一個蛋白: 與ORC一樣，Sap1在細(xì)胞生長周期中與DNA復(fù)制源結(jié)合，通過一系列的功能研究及X射線晶體學(xué)與NMR聯(lián)合的結(jié)構(gòu)功能研究表明，Sap1與通過其九個AT-鉤狀基序結(jié)合不對稱AT富序列的ORC不同，Sap1優(yōu)先結(jié)合5’-（A / T）nC / G（A / T）9-10G / C（A / T）n-3’，對于DNA起始復(fù)制源有一定的序列傾向性。 通過進一步的功能研究證明Sap1和ORC存在相互作用，ORC在招募Cdc18至DNA復(fù)制源時需要Sap1來完成pre-RC組裝，充分表明Sap1是直接參與pre-RC組裝的復(fù)制起始因子，本研究論文表明在S.pombe的DNA復(fù)制過程中，首先需要Sap1與ORC共同結(jié)合到DNA復(fù)制源上從而開啟DNA的起始復(fù)制過程。進一步的研究表明在人類的DNA復(fù)制過程中同樣存在Sap1功能類似的蛋白質(zhì)元件，相關(guān)工作正在進行中。
南方科技大學(xué)
2021-04-13
新型乙烯生物合成抑制劑
利用植物化學(xué)遺傳學(xué)手段，以擬南芥乙烯過量合成突變體eto1-2和乙烯信號活化突變體ctr1-1為篩選材料，從2000種化學(xué)小分子文庫中篩選出了3種可抑制乙烯合成或反應(yīng)的小分子化合物：kynurenine（KYN），ponalrestat（PRT）和pyrazinamide（PZA）。他們早期的研究發(fā)現(xiàn)KYN能夠抑制乙烯所誘導(dǎo)的下游生長素合成途徑中的一類關(guān)鍵酶TAA1/TARs（He et al., 2011 Plant Cell），最近發(fā)現(xiàn)PRT也作用于乙烯下游反應(yīng)，抑制了生長素合成途徑中的另一類關(guān)鍵酶（相關(guān)工作正在整理發(fā)表中）。 不同于KYN和PRT，第三個小分子PZA只特異性抑制乙烯過量合成突變體eto1-2的“三重反應(yīng)”（圖A）。施加PZA處理可以抑制乙烯合成前體ACC所誘導(dǎo)的乙烯反應(yīng)，暗示PZA可能通過抑制ACC氧化酶（ACC oxidase，ACO）而抑制乙烯合成。體外生化分析發(fā)現(xiàn)，PZA無法直接抑制ACO催化活性，需要被擬南芥煙酰胺酶（nicotinamidase）轉(zhuǎn)化為pyrazinoic acid（POA）（圖B），進而以POA的形式競爭性抑制ACO的催化活性。 進一步解析了擬南芥中ACO家族成員ACO2與POA復(fù)合物的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)（2.1?），從原子層面揭示了POA的抑制機理（圖C和圖D）。晶體結(jié)構(gòu)表明，POA是通過與活性中心的一個鋅離子或鐵離子形成配位鍵而與ACO2結(jié)合。此外，POA與其周圍氨基酸之間形成的氫鍵、疏水相互作用以及范德華力，也鞏固了其與蛋白的結(jié)合。通過對ACO2蛋白關(guān)鍵氨基酸進行突變，證實了POA或其類似物2-PA可以模擬ACO的內(nèi)源底物ACC，從而競爭性抑制了ACO的活性。這些結(jié)果不僅在原子層面上闡明了POA的抑制機理，還為進一步優(yōu)化POA結(jié)構(gòu)，提高其抑制活性提供了理論基礎(chǔ)。
南方科技大學(xué)
2021-04-13
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生物活性填料產(chǎn)業(yè)化項目
北京工業(yè)大學(xué)
2021-04-14
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耐熱型全生物降解材料
本項目提供一種耐熱型全生物降解材料的制備方法，以聚乳酸材料為基體樹脂，加入的耐熱改性劑成本較低，且與聚乳酸一樣可完全生物降解，生產(chǎn)過程所用設(shè)備簡單，只須在通用設(shè)備上做一些改進，所制備的耐熱材料與進口料相比有明顯的價格優(yōu)勢。主要技術(shù)參數(shù)：產(chǎn)品生產(chǎn)周期小于40s, 耐熱溫度超過100℃。可用于一次性餐具的生產(chǎn)。
常州大學(xué)
2021-04-14
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生物質(zhì)氣體高效脫硫系統(tǒng)
在沼氣工程、垃圾填埋場、污水處理廠等廢棄物處理項目中，會產(chǎn)生含有硫化氫組分的生物質(zhì)氣體，在其利用及排放過程中需要進行脫硫凈化處理。本系統(tǒng)采用濕式催化氧化法，基于吸收-氧化原理，將硫化氫組分轉(zhuǎn)化為可回收利用的單質(zhì)硫，也可形成硫酸鹽副產(chǎn)，可滿足對原料氣進行高效脫硫并使凈化后氣體達到相關(guān)要求及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用于滲濾液沼氣工程、餐廚垃圾處理廠、污水處理廠、垃圾填埋場、垃圾中轉(zhuǎn)站等領(lǐng)域。
南京大學(xué)
2021-04-14