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智能印迹材料实现程序性下调靶标酶活性

酶作为大分子生物催化剂,在生命过程中扮演着重要角色。许多疾病的产生与酶的失衡紧密相关。调控,特别是下调致病酶的活性,是疾病治疗的一有效途径。目前,下调酶活性最常用的方法是使用酶抑制剂。然而,抑制剂对酶活性的下调往往是不可控的方式。生命体是一个复杂而微妙的体系,许多由酶引发的疾病与机体生理状态密切相关。例如,胰蛋白酶,它自身是生命代谢过程中的一重要元素。只有其被不适当地过量激活时,才会引发疾病,并伴随着发烧等症状。因而,寻找对酶活性可控下调的手段以替代传统抑制剂的应用对疾病治疗具有重要意义。

针对这一目标,中科院长春应化所曲晓刚研究员及其研究团队发展了一种时空可控下调靶标酶活性的新方法。该方法是通过分子印迹技术构建识别材料以实现酶的靶向性,并以温度及近红外光作为感应元素实现酶活性的程序性下调。在该智能材料的构建上,选用氧化石墨烯作为近红外光响应的光热材料,具有温控亲-疏水相转变性质的聚合物作为印迹材料。在正常体温下(37 ℃),智能材料可以特异性识别并捕获靶标酶,但不影响酶活性。然而,疾病伴随的高体温会诱导材料变成疏水收缩状态,抑制底物与酶的识别与结合,从而引起酶活性的下调。在近红外光照射下,目标区域的温度随之升高,使得酶活性进一步降低。该工作为设计智能材料用于时空可控调节酶活性提供了一种新思路。相关研究结果发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201502071)。


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