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张修华教授团队在低维度共价有机框架材料上取得进展

作者:化学化工学院   编辑:鲜文涛    来源:化学化工学院  发布时间:2022/06/01

β-淀粉样肽(Aβ42)经历错误聚集形成淀粉样纤维被认为是导致阿尔茨海默病(简称AD)发生的原因,抑制Aβ42蛋白错误聚集是AD临床诊疗的重要措施。然而,普遍报道的非孔纳米抑制剂材料通常存在蛋白吸附容量低、特异性靶向能力差等功能缺陷,限制了抑制性能。因此,新型Aβ42蛋白聚集抑制剂的探索和开发引起了科学家们的广泛关注。

近日,威尼斯官方APP化学化工学院张修华教授团队在英国皇家化学会旗舰期刊《Chemical Science》上发表了题为“Phosphorylation of covalent organic framework nanospheres for inhibition of amyloid-β peptide fibrillation”的研究成果。该研究首次报道了磷酸钠(SP)功能化的共价有机框架(SP-COFs)纳米球的制备及其对Aβ42聚集的抑制作用(图1)。该材料在蛋白吸附容量和特异性靶向两个关键性能方面优势明显,为纳米抑制剂的设计提供了新思路。2018级“十年树人计划”研究生姚林利为第一作者,汪航行副教授和张修华教授为共同通讯作者,威尼斯官方APP为第一单位。

图1. 磷酸化共价有机框架纳米球体抑制β-淀粉样蛋白聚集。

团队综合利用西弗碱反应方法、磷酸后功能化手段和主客体相互作用机制,精准设计并高效制备了零维SP-COFs纳米球体,将其作为 Aβ42 蛋白聚集抑制剂。SP-COFs具有较大的比表面积、均一的纳米尺寸、特定孔径大小以及优异的表面电荷特性,能够通过主-客体识别和静电作用实现对Aβ42的特异性捕获,高效抑制Aβ42蛋白聚集进程,并显著改善Aβ42聚集诱导的细胞毒性。团队通过分子动力学模拟、硫黄素T荧光监测,圆二色谱和等温吸附曲线等系列表征测试探究了SP-COFs与Aβ42的作用机理。通过蛋白聚集过程中关键的错误折叠蛋白的信息提取、特征确定和可视化功能研究,实现了对蛋白聚集抑制的发展进程和抑制效果的客观反馈,对于临床诊断、治疗过程和预后评价具有重要意义。

据悉,在低维度共价有机框架材料方面,团队还曾以“An energy and charge transfer synergetic donor–acceptor heterostructure 2D-COF in photovoltaics”为题,在国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》上发表论文,揭示“三合一”策略制备高效二维COF光电化学电池薄膜。该成果获得了Chem. Soc. Rev., Nat. Commun. 等期刊论文的评述和引用。

原文链接:https://doi.org/10.1039/D2SC00253A

(审稿:林二友)


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