个人介绍
基于金属的生物源纳米颗粒 王夔
专业大类: 药学
专业: 药物化学
课程介绍

本节内容主要从生物细胞无机化学的角度来研究纳米的问题。基于金属的生物源纳米颗粒的特点:体内形成、与身体状态、疾病有关;细胞参与形成、生物大分子参与组装;有层次的结构、有序组装体且具有尺寸效应。具体以钙化纳米颗粒与纳米细菌为例进行比较,并对病理组织中的生物源金属纳米颗粒钆诱导的肾源性系统纤维化进行详细讲解。

教师团队

王夔 教授、院士

单位:中国科学院

部门:化学部

职位:院士

院士风采——王夔

王夔——研究风采

王夔院士的课题组在细胞层次上研究无机物的生物效应的化学基础,跟踪细胞应答过程中发生的化学事件,研究它们与病理和毒理过程的关系,从而阐明无机物干预生命过程的机制,研究无机药物。

结合金属中毒与解毒提出大小分子配体对金属离子竞争的数学模型;提出自由基引起软骨细胞分化异常、基质异常、矿化异常的大骨节病发病机制;胆红素氧化聚合和钙化的色素型结石形成机制;确定DNA以外顺铂的其他靶分子。提出了一些研究细胞无机化学的新方法和新概念,在开拓细胞无机化学方面有所贡献。还提出了建立预防药学学科和基于干预疾病发生发展过程的预防药学研究的计划。

稀土金属:

研究发现镧系离子可以:

①诱导细胞膜生成“畴”和孔洞结构,增强膜的通透性;

②诱导膜结构的构象变化和细胞聚集;

③引起膜磷脂酰肌醇水解产生DAG和IP3,介入细胞信号转导系统;

④稀土离子采取多途径方式跨细胞膜被细胞摄入。提出了通过阴离子通道、通过提高膜通透性的自助扩散和通过转铁蛋白受体的三种跨膜转运机制;

⑤稀土离子可以通过与过氧化物络合或通过偶极—偶极作用与自由基反应,从而影响ROS自由基的产生和代谢过程,进而影响细胞氧化性损伤过程;

⑥稀土离子可以与血红蛋白及其辅基2,3-DPG作用,诱导血红蛋白的构象变化和2,3-DPG的水解,从而影响血红蛋白的载氧功能;

⑦稀土离子对于细胞骨架组装的影响。这些研究解释了许多稀土生物效应的机理,为稀土的正确应用有重大的意义。而且,他们把这些基础研究结果用于稀土药用的探索。


他们发现胰岛素的经肺吸收和降糖作用都可以用先经呼吸道给予稀土增强。他们还发现稀土的抑制冠状动脉硬化作用与他们结合在低密度脂蛋白上取代Cu2+和Fe2+离子、抑制自由基生成与转化以及提高低密度脂蛋白对抗氧化能力有关。这方面的部分成果获得2001年北京市科技进步二等奖。

钒化合物:

他们研究了有降糖作用的钒化合物的降糖效果和跨膜转运、消化道吸收、转化、对膜结构的影响和损伤作用的关系。他们用细胞无机化学方法发现了不同结构类型的钒化合物采取被动扩散和阴离子通道进入细胞和从小肠进入血液,发现跨膜转运过程中钒化合物在膜上的结合引起的膜分子构象改变、通透性改变,膜蛋白和磷脂的氧化,膜蛋白的脱落。进入细胞的钒影响由肌动蛋白的构象和聚集,因此细胞形态改变,在小肠吸收的Caco 2细胞模型中发现微绒毛变化和微丝的变化。

金属化合物浓度:

他们总结研究金属离子生物效应的实验结果,发现生物效应与金属化合物浓度(或剂量)之间的非线性关系。特别是在研究稀土的各种生物效应中发现了大多数表现的依赖浓度的两面性。他们提出了解释和预计金属离子生物效应的相似性规律。为此研究了磷酸根类似物-V,As,As与生物分子作用与细胞膜作用及跨膜转运中的相似与不同。

细胞生物学

简介:

细胞生物学是以细胞为研究对象,从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次,以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一。

主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看,细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间,同它们相互衔接,互相渗透。

运用近代物理学和化学的技术成就和分子生物学的方法、概念,在细胞水平上研究生命活动的科学,其核心问题是遗传与发育的问题。

在我国基础学科发展规划中,细胞生物学与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。

无机化学

综述:

无机化学,英文为 Inorganic Chemistry,是研究无机物质的组成、性质、结构和反应的科学,它是化学中最古老的分支学科。无机物质包括所有化学元素,不含碳元素的纯净物和其他几种的简单的碳化合物(除二氧化碳、一氧化碳、碳酸、二硫化碳、碳酸盐、KSCN等简单的碳化合物仍属无机物质外,其余均属于有机物质)。

无机化学是除碳氢化合物及其衍生物外,对所有元素及其化合物的性质和它们的反应进行实验研究和理论解释的科学,是化学学科中发展最早的一个分支学科。

无机化学只是化学反应中的冰山一角,化学反应主要以有机为主。

纳米生物学

概述:


纳米生物学的产生是与SPM的发明和在生命科学中的应用分不开的。生命过程是已知的物理、化学过程中最复杂的事情。不同于宏观生物学,纳米生物学是从微观的角度来观察生命现象、并以对分子的操纵和改性为目标的。纳米生物学发展时间不长就已经取得了可喜的成绩。生物科学家在纳米生物学领域提出了许多富有挑战性的新观念。 纳米生物学的加工技术可以向生物细胞学习。

应用:

生物器件的特点是像遗传基因分子那样具有自我复制功能。这样一来,可以利用纳米加工技术,按照分子设计的方法合成、复制成各种用途的生命零件,例如具有生物智能、运算速度更快的生物计算机;利用生物零件可以组装具有特定功能的纳米生物机器人;生物零件与无机材料或晶体材料结合可以制成具有生命功能的纳米电路等。合成生物学的兴起,对细胞内基因调控网络与信号传导的人工设计与合成,导致了在体纳米生物技术的发展。

参考资料





课程评价

教学资源
课程章节 | 名称   | 上传时间 | 大小 | 备注
1 基于金属的生物源纳米颗粒
基于金属的生物源纳米颗粒.mp4
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2013-11-21 23.30MB
1.1 基于金属的生物源纳米颗粒的特点
基于金属的生物源纳米颗粒的特点.mp4
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2016-01-04 12.64MB
1.2 生物源纳米颗粒体内无处不在:磷灰石
生物源纳米颗粒体内无处不在:磷灰石.mp4
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2013-11-20 33.04MB
1.3 研究生物源纳米颗粒的困惑与误解
研究生物源纳米颗粒的困惑与误解.mp4
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2013-11-20 78.71MB
2 血管钙化中的钙基纳米微粒
血管钙化中的钙基纳米微粒.mp4
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2013-11-20 70.26MB
2.1 动脉钙化与血管钙化
动脉钙化与血管钙化.mp4
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2013-11-20 13.25MB
2.2 血管钙化的形成
血管钙化的形成.mp4
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2013-11-20 30.47MB
3.1 纳米细菌的发现
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3.2 纳米细菌的性质
纳米细菌的性质.mp4
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2013-11-20 52.21MB
4.1 钙化纳米颗粒与纳米细菌的共同性质
钙化纳米颗粒与纳米细菌的共同性质.mp4
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2013-11-20 15.84MB
4.2 血清蛋白所起的作用
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4.3 钙化纳米颗粒与纳米细菌的临床
钙化纳米颗粒与纳米细菌的临床.mp4
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2013-11-20 35.45MB
5.1 NSF病理过程
NSF病理过程.mp4
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5.2 组织中的“磷酸钆和钙”纳米微粒
组织中的“磷酸钆和钙”纳米微粒.mp4
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2013-11-20 17.06MB
5.3 含钆纳米微粒的形成
含钆纳米微粒的形成.mp4
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2013-11-20 38.53MB
5.4 含钆微粒仅仅是体内的惰性沉积吗?
含钆微粒仅仅是体内的惰性沉积吗?.mp4
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2013-11-20 53.67MB
6 细胞无机化学的一个新课题
细胞无机化学的一个新课题.mp4
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2013-11-20 51.63MB
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