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美国宾夕法尼亚大学Virgil Percec教授做客第97期大师讲坛[图]
[发布时间]: 2018年03月30日
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[责任编辑]: 王锦 孙佳

3月26日,美国宾夕法尼亚大学Vagelos Chair讲席教授、瑞典皇家科学院外籍院士Virgil Percec教授在图书信息楼八楼报告厅做客第97期大师讲坛,为交大师生带来题为“Programming Biological Membrane and Protocell Mimics with Sequence-Defined Janus Glycodendrimers”的精彩报告。

报告开始前,“科普三分钟”特色栏目以短视频的形式向在座观众介绍了细胞膜的组成、形成机制与功能,以及人造囊泡的制备等相关知识与新信息。

Percec教授首先介绍了美国教育体制的特点以及宾夕法尼亚大学的教育、研究概况与国际地位。他介绍了生物膜的组成、形成机制及其重要的生理功能。他向听众介绍,虽然生物膜的功能非常重要,但是我们对其认知尚浅,主要原因是由于其组成过于复杂。因此,化学工作者有必要建立简单的人造模型,从而对其功能做出诠释,同时从其功能获取灵感,实现对生物膜的仿生与应用。他总结了不同生物膜仿生体系,即人造囊泡的优劣势。人造囊泡包括通过磷脂分子得到的脂质体与通过两亲嵌段聚合物制备的聚合物囊泡。脂质体是从生物膜中获取的“半天然”结构,具有良好的生物兼容性,但是其化学结构单一,功能化难度大,稳定性不够,而且受外部干扰易破裂。聚合物囊泡虽然能解决上述技术瓶颈,但是囊泡壁厚与生物体系不兼容,很难实现有效的生物应用。这些人造囊泡体系存在的不足也正是Percec教授团队试图寻求新的仿生模型的动力。Percec教授于2010年发现,通过低代两亲树状分子在水相中的自组装,可以得到尺寸非常均一的人造囊泡。这些囊泡具有与生物膜相仿的机械性能与稳定性,其壁厚也可以调整,从而实现与生物膜壁厚的兼容。而且,这类囊泡的制备过程非常简单,有利于其大规模的制备与应用。在近期的研究工作中,Percec教授课题组将具有生物活性的糖修饰于人造囊泡的表面上,巧妙地模拟了糖在生物膜表面上的空间分布。基于此,该团队成功地通过上述仿生模型诠释了糖在生物膜上的合理空间展示(spatial display)的重要性,并发现了这种空间排布有利于糖与凝集素(例如来自人体的半乳糖凝集素等)之间相互识别的增强。更为重要的是,该团队利用此类生物膜仿生模型诠释了一系列与人体凝集素高度相关的疾病的致病机理。

Percec教授总结到,人们从上世纪六十年代开始从事人造囊泡的研究,虽然取得了大量的里程碑式的突破,但是该领域还处在探索初期阶段,需要年轻人利用自己的创造力与努力,来解答生物膜复杂的功能谜团。

讲座最后,大师讲坛组委会向Virgil Percec教授赠送了精心制作的泥塑人像作为纪念品,以表达交大学子对他到访由衷的感谢和诚挚的祝福。他也应邀留下大师手印和题字。

【嘉宾简介】

Virgil Percec,美国科学促进会会士、瑞典皇家科学院外籍院士、罗马尼亚科学院外籍院士,现任美国宾夕法尼亚大学Vagelos Chair讲席教授。

Percec教授是高分子化学与超分子化学领域的顶尖专家,曾任《J. Polym. Sci.》和《 Polym. Chem.》 主编,《Chem. Rev.》 客座主编。Percec教授已经在Science、Nature、Nature Chemistry等重要学术期刊上发表论文超过750篇,获得了包括American Chemical Society Award in Polymer Chemistry (2004), National Science Foundation Research Award for Creativity in Research (1990, 1995, 2000, 2016), Alexander von Humboldt Research Award (1997), Staudinger-Durrer Medal (2005)在内的众多重要奖项。

【背景介绍】

囊泡是生命活动重要的细胞器。例如,细胞通过细胞膜这类囊泡与外部环境进行信息的交流与物质的交换。2013年,James E. Rothman、Randy W. Schekman 与 Thomas C. Sudhof 三位教授因为研究囊泡在细胞生命活动中的运输功能而获得诺贝尔医学或生理学奖。受到天然囊泡功能的启发,科学家从1965开始利用从细胞中提取出的磷脂分子制备脂质体,从而拉开了人造囊泡制备与应用研究的序幕。

Percec教授于2010年首次提出利用由两亲树状分子在水相中的自组装制备囊泡的方法,并开发了极为简单的制备工艺,为人造囊泡的大规模制备与应用扫除了技术障碍。同时,Percec教授利用这类仿生模型与人体凝集素的相互作用,揭示了与人体疾病相关的分子生物学治病机理,展现了其在生物医学上广阔的应用潜力,引起了国际学界与业界的广泛关注。目前Percec教授的研究团队正致力于人造囊泡在疫苗与抗菌方面的应用研究。

[作者]: 张绍东 
[摄影]:
[供稿单位]: 研究生院
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