【创新基地·名家会客厅】名家会客厅讲座第176期——美国俄亥俄州立大学首席讲座教授郭培宣先生学术报告会

生物马达、单孔道技术和RNA纳米技术,这些新兴的领域的词汇随着科学水平的进步越来越受到国内外研究学者们的关注。7月3日下午15:30,第176期名家会客厅于重庆大学A区主教学楼506会议厅如期举行。郭培宣教授做客本期名家会客厅,他和他的研究团队长期引领生物马达和RNA纳米技术研究和应用,从这些技术的理论知识到实际应用,郭教授做了详细的学术报告。

第三类生物马达的发现

分子马达即分子机械或纳米马达,是由生物大分子构成,利用化学能进行机械做功的纳米系统。郭培宣教授首先在PPT上依次列举了前两类生物马达的动态模型,把生物马达比作螺帽,把ATP酶比作螺丝,形象生动的展现出了“线性马达”和“旋转马达”特点,深刻剖析了前两类分子马达的缺陷与不足。郭培宣教授和他的团队花了大量的时间,发现及构建出了第三类生物马达——phi29DNA组装马达,该生物马达不仅克服了前两类生物马达动力和能量转化效率的不足,还综合了前两类马达的优点。该生物马达是迄今为止所能构建的最强大的生物马达。

发现新的超高抑制药物

串联电路和并联电路对于我们来说并不陌生,郭教授把生物分子比作电路中的灯泡,将细胞老化和细胞耗损理论做了简要分析。郭教授和他的团队将生物马达通道插入膜进行单分子感测和高通量dsDNA测序,得到生物单分子的六个特征指标,建立一个分子库,使得每个分子都有自己的“指纹”。在MATLAB/Simulink平台下,利用二项式同步的方法和相关纳米建模技术,构成需要的纳米颗粒,经过几年的仿真优化,成功发现及研制出pRNA六聚物这种药物。该药物在治疗脑癌、胃癌和乳腺癌等肿瘤疾病中对肿瘤细胞有超高的抑制性,郭教授强调,该药物没有毒性,在它打到肿瘤里面的时候,不会伤害到身体的其他各个器官。几张实验照片在PPT上依次被陈列出来,可以看出该药物在进入体内后,只存在于肿瘤器官部分附近,在心、肝、脾、肺、肾等器官中均不存在。

RNA纳米技术新领域的出现

RNA纳米技术是独特的新兴领域,郭培宣教授指出,不同于RNA结构和功能的经典研究,其重点是RNA内相互作用和2D/3D以及当下最热门的4D结构。虽然RNA纳米技术是当下的一个热门领域,但是RNA纳米颗粒的不稳定性和降解使得许多科学家们对RNA纳米技术研究望而却步。郭培宣教授及他的研究团队在四年的研究探索中解决了这些问题,制成了具有多价性、模块化、热力学稳定等特性的RNA纳米颗粒,该颗粒允许同时传递多个功能性的分子获得协同效应,并且能够实现带有定义结构的控制性自组装,还可以维持RNA纳米颗粒在动物和人类循环系统中的完整性并以极低浓度存在。

郭教授围绕生物马达、纳米技术应用、病毒组装等核心问题给到场的老师同学带来了一场精彩学术报告会,展示了纳米生物领域中微观世界的秘密。在最后提问环节,郭培宣教授热情地解答了现场老师、同学对于三类生物马达结构的疑问。郭教授的精妙解答,赢得了现场老师和同学的阵阵掌声。

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