基於氮雜環骨架結構調控的功能分子構建及性能研究

《基於氮雜環骨架結構調控的功能分子構建及性能研究》是依託西北大學，由李劍利擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於氮雜環骨架結構調控的功能分子構建及性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李劍利
• 依託單位：西北大學

項目摘要

氮雜環骨架結構因N的特異性而呈現豐富的活性，活躍在功能分子構建和性能調控中。本項目在前期研究工作基礎上，以氮雜環骨架為核心，通過合理的分子設計及分層功能調控策略，金屬誘導和氮嵌入骨架環體變構驅動，擬仿生物SOD酶結構構建高性能仿生酶模擬物，並依據光敏探針檢測對象的理化性質合成具有目標生物分子特定分析靶點的光敏螢光探針。輔助計算模擬的構效相關性分析，在研究兼具SOD酶和兒茶酚酶活性的雙功能酶模擬物以及對亞細胞器中生理信息表達的粒子（如Cu2+、Zn2+、ClO-、H2S、NO等）具有特異選擇性檢測的螢光探針的基礎上，進而通過合理的分子設計關聯，獲得具有定向螢光標記的SOD酶模擬物，實現氮雜環骨架兩類功能的融合。本研究對於在複雜生命體系中，研發多功能化仿生物的設計提供了新思路，拓展了功能分子探針在生命科學領域的套用。

結題摘要

氮雜環結構骨架蘊含著豐富的功能化信息，衍化結構以拓展性能，發展了系列新型光功能分子探針及其多因素干擾複雜體系下的套用研究，進而探究其構效規律以期在計算模擬導引下的功能化分子構建新模式。項目研究提出了以基元反應設計及分層功能調控策略，①開創性構建了86類氮雜環結構單元嵌入的功能光敏螢光探針，實現了在複雜生命與環境體系中，金屬離子、陰離子、活性小分子、微環境標誌物等靶標的特異性識別，進而示蹤生理及病理過程的微觀分子事件表達，揭示疾病診療多因素協同調控規律；②發展金屬誘導、酶模擬和氮嵌入骨架環體變構驅動策略，構建具有多功能複合型金屬-氮雜框架材料，實現環境因子及污染物監測與治理；③構築計算模擬的結構與功能擬合模型，探索氮雜骨架調控光敏功能分子的構效信息，以指導氮雜骨架功能探針的合成新方法與拓展套用。本項目發表理論研究成果論文26篇（其中1區9篇，2區12篇，影響因子總合126.81），學術會議報告交流17場次，申請國家發明專利5項（其中授權2項），形成了系列具有自主智慧財產權的專利技術套用推廣；培養博碩士畢業研究生20人（其中博士畢業生8人），博士後研究人員3人。項目超預期完成研究任務，為進一步功能化分子構建探索與套用拓展積累了豐富的研究基礎。本項目研究涉及合成化學、理論化學、材料化學及生物醫學等多學科交叉領域，項目順利完成不但為多功能組合分子探針設計合成提供了新思路，且為多學科交叉協同及重大生理與環境問題提供解決新方案。