分子机器

摘要： 纤维小体是一种高效降解木质纤维素的多酶复合体,主要由自然界中一些梭菌纲厌氧细菌合成及分泌。纤维小体具有模块化、多样化、自组装、协同高效、底物自适应等特征,与合成生物学的工程化策略非常吻合,近年来在生物技术特别是合成生物技术中得到了大量的应用。本文简要介绍了纤维小体的基本架构和高效作用机制,从不同的方面综述了纤维小体在合成生物学研究中的应用研究进展,包括人工纤维小体、底物通道与合成代谢通路构建、细胞表面展示与酶固定化、仿纤维小体设计与构建等。并对纤维小体当前研究的热点问题及其在合成生物学中的应用方向进行了展望,可以预见,基于纤维小体研究所获得的多种蛋白质元件以及建立的工程化策略将在合成生物学中发挥重要作用。

摘要： 央广网北京4月25日消息,近日,中国科学院高能物理研究所研究员石伟群课题组在锕系分子机器领域取得重要进展,通过锕系金属与光活性有机轮烷的巧妙结合,成功实现锕系分子机器的可控光致宏观力学响应。相关研究成果在线发表在《自然-通讯》上。

摘要： 由于人工分子机器在药物输送、光学材料、电子信息器件等诸多领域均具有重要的应用前景,近期引起了广泛的关注。而光学分子机器的运动状态易于通过颜色或光谱的变化进行便捷的检测,获得快速的发展。因此,我们总结了近期有关平面构型的磷光铂配合物在分子机器领域的发展现状。

摘要： 归因于其结构和动态特性,枝杈型轮烷树状分子在人工分子机器和智能材料等领域具有广阔的应用前景.本文将3类不同的枝杈型轮烷树状分子最新的研究进展进行了总结,重点关注其合成策略、刺激响应性以及应用探究,以期为后续新型轮烷树状分子体系的发展起到有益的指导和促进作用.

摘要： 基于分子的微观尺度和传统机器的宏观尺度构建了分子世界和巨人世界。通过讲述来自巨人世界的小查理对分子机器工厂的探索过程,介绍了多种分子机器的设计与合成。

摘要： 谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)是体内一种重要的抗氧化酶,对GPx的人工模拟能够拓展其体外应用,利用生命体内天然pH差异实现响应的pH敏感性GPx人工酶更是有着广泛的潜在应用。然而目前制备的pH敏感性GPx人工酶普遍存在活性较低的缺点,本文设计合成了同时含有高活性GPx催化中心和两个伯胺基团的乙胺单碲醚分子,酶促反应动力学的分析结果表明其二级反应速率常数高达10^(1)L·mol^(-1)·min^(-1)数量级。pH=6时,乙胺单碲醚分子能够与葫芦[6]脲分子(CB[6])组装形成分子机器,此时活性中心被包埋于CB[6]的疏水空腔之中,仅能展现出(0.04±0.02)μmol·min·μmol的活性;pH=7时,分子机器部分分解,能够展现出高达(0.35±0.06)μmol·min^(-1)·μmol^(-1)的活性。因此,通过调控体系pH在6和7之间变化,借助分子机器的组装及部分分解调控人工酶活性的关闭与开启,从而构建了高活性的pH敏感性GPx人工酶。

摘要： 某些活性分子(如分子开关、分子马达)能在外界能量的刺激下发生几何形状的动态可逆变化.科学家们已经学会了把它们组装起来获得宏观的驱动力,从而能够对外做功.但是,单个分子的力量有多大?这一根本的问题还未得到回答.

摘要： 光致变色是指化合物在一定波长和强度的光作用下分子结构发生可逆变化.二芳基乙烯相比于传统的光致变色分子具有良好的热稳定性和抗疲劳性,是目前最有应用前景的一类光致变色材料.本文归纳了二芳基乙烯具有的热稳定性和抗疲劳性的机理,并简述了其基于这些特性在光存储、分子开关、超分辨荧光成像以及分子机器领域的应用,同时对未来二芳基乙烯的发展方向作出展望.

摘要： 分子机器是指在分子级别上能根据外界刺激作出类似机械运动响应的分子.基于大位阻烯烃的光驱动分子马达,在特定波长照射下,碳碳双键可以发生异构,可通过热力学过程控制单向旋转的方向.单向旋转的特殊性是区别于其他光响应分子开关的最重要特征.文章主要介绍分子马达的功能性合成,并简述其在可控分子运动、动态自组装和智能材料方面的研究进展.

摘要： 分子机器以其在微观层面上可精准操控的特点,在分子器件、纳米发动机、医疗、智能材料等领域具有重大应用价值并引起了广泛的关注.分子机器研究虽然已获2016年诺贝尔化学奖,但目前其离真正实用化还有很长的一段路要走.文章聚焦近年来分子机器在合成、表征、构建固态以及能做功功能体系等方向的研究成果,并对该领域的未来进行了展望.

摘要： 以轮烷与索烃为代表的机械互锁分子(MIMs)是一类具有特殊拓扑结构的超分子体系.由于组成的分子单元之间仅存在弱的非共价相互作用,因而具有动态特性,如环的旋转与滑移穿梭等机械式的分子运动行为,进而可被用作于人工分子开关及分子机器的研究。如何高效地合成此类机械互锁分子一直是超分子化学研究领域的热点。由多个环与同一轴互穿形成的高阶[n]轮烷与[n]索烃（n＞3）在合成上具有很大挑战，目前报道相对较少。利用仿生合成的概念，我们课题组发展了一种通过分子机器来高效构筑[n]轮烷与[n]索烃（n＞3）的新方法。通过化学调控手段，我们不仅能实现高阶[n]轮烷与[n]索烃的高效合成，同时能精准控制多个环的排列顺序。该新方法可被应用于合成[n]索烃型“分子项链”等新型机械互锁分子的研究。

摘要： 介绍近几年来在芳香族低聚折叠体方面的相关进展,主要包括折叠体的设计合成、聚集体结构及其螺旋主体分子与客体分子的相互作用,特别是一类新型基于折叠体的分子机器的构筑.同时设计合成了阴离子诱导的三唑芳香类折叠体，发现三唑低聚物在氯离子协同下组装成为螺旋折叠体，并在此基础上合成了含光开关的三唑折叠体，通过光开关实现氯离子的控制释放。这些研究结果很大程度上拓宽当前折叠体领域的研究深度和广度。

摘要： 作为超分子化学研究中一类新型的主体化合物,由D-型吡喃萄葡糖以1,4-糖苷键连接起来的环状分子—环糊精,由于其特有的疏水空腔不仅可以识别各种有机、无机和生物分子形成主—客体或超分子配合物,而且能够通过高分子链或有机分子的模板作用组装成轮烷、纳米线、纳米管等有序高级结构,因此作为一种优良的酶—底物相互作用模型和分子器件/分子机器的构筑单元被广泛应用于科学和技术的许多领域.将多个带电基团引入到环糊精骨架上，所形成的多电荷环糊精，能够通过环糊精空腔和多个带电基团的协同作用，特别是带电基团与底物中的带电位点之间的相互作用，结合底物分子。本文将简要介绍我们近年来在多电荷环糊精超分子体系的分子组装与功能等方面的一些研究进展。

摘要： π-π堆积作用力已经被广泛研究.经典的π-π堆积作用力分为两种,包括,i)缺电子芳香化合物和富电子芳香化合物之间的给体-受体作用力;ii)两个相同的芳香自由基化合物之间的π电子自由基配对作用力.而学术界一般认为，第二种作用力，即π电子自由基配对作用力只能发生在同种自由基之间。这个假设是基于同种自由基的SOMO 轨道的匹配性。不同的芳香自由基化合物，它们的SOMO 轨道的相位是不匹配的。然后，最近的研究发现，在库伦吸引力的驱动下，两种不同的自由基，即联吡啶自由基阳离子和萘二酰亚胺自由基阴离子也能产生自由基自旋配对作用力——尽管它们的SOMO 轨道并不完全匹配。这种新型的异种自由基配对作用力可以用来驱动主客体识别与分子机器的运动。该研究结果也颠覆了“不匹配的SOMO 轨道不能进行自旋匹配”的传统观点，表明在其他超分子作用力的“辅助”下，异种自由基配对的作用力是可能的。我们进一步利用这类新型的超分子作用力完成了主客体化学识别和分子机器的驱动。

摘要： 最近作者在异核穴合物中改变非荧光的金属离子,利用金属离子调控荧光而取得好的效果.本文介绍作者研究的另一类超分子荧光体系,即以二氧四胺类配体L与芴相连作为受体.因为二氧四胺是一类稳定金属离子高氧化态的配体,配位时释放出酰胺质子形成稳定配合物[M(HL)](M=Cu、Ni、Co、Zn…),利用金属转移电子到芴基而猝灭体系荧光.

摘要： 一种基于机器学习的分子自组装结构预测方法及装置，所述方法包括步骤：使用密度泛函理论和分子动力学方法获取分子网络结构的分子间相互作用数据；根据所述分子间相互作用数据使用机器学习方法获取分子间相互作用力场参数；根据所述分子间相互作用力场参数使用动力学蒙特卡罗方法预测预设外界环境条件下的分子自组装结构。本申请提供的一种基于机器学习的分子自组装结构预测方法及装置，结合密度泛函理论计算和分子动力学分析，能够快速而准确地获得分子间相互作用数据；使用巨正则系综动力学蒙特卡罗模拟，实现了高效的体系演化研究。与既有模拟方法及装置相比，本发明在准确描述分子间相互作用的同时将模拟的时间和空间尺度分别提高至小时和微米尺度，尤其适用于复杂分子体系的长时间模拟。

摘要： 本发明公开了一种基于分子动力学和机器学习的人群疏散模拟方法，包括以下步骤：获取当事人的地理位置、面部朝向以及速度分布；根据所述地理位置、所述面部朝向、所述速度分布以及构建好的当事人受力模型更新所述当事人的地理位置；重复所述步骤，直至所述当事人达到出口。本发明的目的在于提供一种基于分子动力学和机器学习的人群疏散模拟方法，通过构建吸引‑排斥模型结合真实人群疏散数据驱动的机器学习算法来量化建模疏散过程中人的智力、心理、是否有外部导航辅助等主观因素和环境障碍物、烟、火、毒危险接触等客观因素对当事人运动行为的影响，实现人群疏散的精细化动力学模拟。

摘要： 本发明公开了一种基于机器学习和分子对接技术的抗癌中药筛选方法，基于机器学习技术，构建了能够针对不同癌症的临床预后评估模型并输出了对应的关键靶标；针对该靶标，基于分子对接技术，从TCMSP数据库中虚拟筛选得到了三组具有改善癌症患者预后潜力的候选抗癌中药；首次形成了一套能够针对不同癌症组学和临床大数据，利用机器学习智能化和虚拟筛选自动化技术，分别构建模型、确定靶标和筛选药物的系统方法体系，从而为解决具有改善不同癌症预后潜力的抗癌中药筛选问题提供了技术支撑和方法学指导。

摘要： 提供了一种用于使用数据驱动的基于进化的过程设计序列定义的生物分子诸如蛋白质的方法和设备。为了设计蛋白质，建立在基于无监督序列的模型与基于监督功能性的模型的组成之上的迭代方法可以选择可能具有所需功能性的候选氨基酸序列。将使用高通量基因合成和蛋白质筛选过程测量候选蛋白质的反馈用于精细化和改善将候选者选择引导到非常大的氨基酸序列搜索空间中最有希望的区域的模型。基于无监督序列的模型可以是例如受限玻尔兹曼机、变分自编码器、生成对抗网络、统计耦合分析或直接耦合分析模型。基于监督功能性的模型可以基于通过使用例如多变量线性回归、支持向量回归、高斯过程回归、随机森林或人工神经网络拟合所述高通量测定的测量值在无监督模型的减维的潜在空间中生成功能性前景。

摘要： 本发明提供了一种DNA分子机器；还提供了一种基于DNA分子机器的单碱基突变检测的方法，该方法是利用不同催化链引发DNA分子机器运转能力的不同，结合金纳米粒子的组装，对比实验观察加入了完全互补的催化链以及存在单碱基突变的催化链体系反应差异，最终实现基于DNA分子机器的单碱基突变检测。本发明的检测手段无需严格的操作条件，操作简单。信号的检测手段简单，在实际应用中通过颜色以及紫外图谱就可以进行识别。解决了在之前的检测技术中存在复杂操作或者使用精密的仪器观察的困难。检测的碱基突变种类全面，包括了所有的碱基突变形式：碱基错配、碱基缺失以及碱基插入，并且被检测DNA链存在突变位置可以在任意位置。

摘要： 本发明实施例公开了一种基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法。该装置主要包括DNA发卡纳米力学传感器件和MyosinII+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物；所述DNA发卡纳米力学传感器件和所述Myosin II+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物基于碱基互补配对原则组装在一起。本发明实施例的基于分子机器的纳米驱动与传感装置及其制备方法通过在肌球蛋白尾部锚定可定量测量肌球蛋白受力的DNA发卡结构，使其可以形成为一种兼具线性分子马达驱动与DNA发卡力学传感功能的分子机器，其可以解决目前现行分子马达无法同步进行力学传感的难题，从而构建基于分子马达纳米驱动与传感装置。

摘要： 本发明公开了一种基于双间苯‑32‑冠‑10主体穴醚的分子机器，由式(I)所示的双间苯‑32‑冠‑10主体穴醚和线性分子构成；线性分子的结构式如式(II)所示；线型分子贯穿双间苯‑32‑冠‑10主体穴醚的内腔；通过不同波长的光照射，能够控制双间苯‑32‑冠‑10主体穴醚的顺反异构，进而基于尺寸匹配效应与线性分子中不同的结构处相络合，表现出荧光信号的变化。该基于双间苯‑32‑冠‑10主体穴醚的分子机器具有基于光致结构变化的光响应性和输出信号，且调控方便、制备方法简单、反应条件温和、原料易得。

摘要： 发明公开了一种酶分子机器技术制备无支链不同分子段直链半乳聚糖的方法及应用，它是运用现代声化技术辅助酶解、α‑普鲁蓝酶，β‑半乳聚糖酶，α‑阿拉伯糖苷酶和β‑木糖苷酶，多酶联用构成制备无支链的支链甘露聚糖的酶分子机器技术体系，脱除阿拉伯糖半乳聚糖中的阿拉伯糖+半乳糖支链，然后经离心分离，絮凝澄清，离子交换技术脱盐祛杂，再用膜分离技术进行分子量聚合度的筛分，最后经浓缩、干燥，制备出不同分子量的直链半乳聚糖。无支链的不同分子量直链半乳聚糖，既具有显著增强免疫力，显著调理胃肠道健康功能食品特性，还可作为辅助抗AD病特医食品的先导物主要成份，更能作为抗AD病创新药先导物前体物质的主要成分。

摘要： 本发明属于分子诊断技术领域，具体为一种免PAM序列的DNA分子机器。基于该DNA分子机器与CRISPR‑Cas12a耦合构建了一个名为PfTSDR‑CRISPR检测SARS‑CoV‑2的方法及其应用，所述DNA分子机器的制备方法包括将DNA1/DNA2/DNA3探针、SARS‑CoV‑2的RdRp基因与燃料探针经级联toehold介导的链置换反应(TSDR)获得，所述检测SARS‑CoV‑2的方法包括将DNA分子机器与CRISPR‑Cas12a耦合实现。本发明避免了对多酶、复合引物和PAM设计的需要，本发明还实现了对食品包装和水果表面SARS‑CoV‑2的检测，为COVID‑19的诊断提供了一种很有前景的方法。

摘要： 本发明公开了一种靶向定位与超声电刺激癌细胞修复的分子机器及制备方法，该靶向定位与超声电刺激癌细胞修复的分子机器包含压电弹性体和聚乙二醇‑甲基丙烯酸氨基乙酯‑甲基丙烯酸二异丙基氨基乙酯聚合物；所述聚乙二醇‑甲基丙烯酸氨基乙酯‑甲基丙烯酸二异丙基氨基乙酯包覆于所述压电弹性体外。本发明的靶向定位与超声电刺激癌细胞修复的分子机器具有靶向部分与超声响应部分组成。由于病变的癌细胞处氢离子大量富集而呈酸性，该靶向部分对酸性环境敏感，可用于对癌细胞的靶向定位；靶向定位完成后，可通过外源的超声刺激诱导超声响应部分产生电荷，从而对癌细胞起到电刺激修复作用。