工程设计纳米粒子
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工程设计纳米粒子-蛋白质 工程设计纳米粒子连接界面： 连接界面：应用及展望
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abstract
1 2 3 4
NPs-P简介 简介 共价连接 非共价连接 总结&展望 总结 展望
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简介
NPs材料：金属氧化物、 材料：金属氧化物、 材料 金属、半导体、 壳杂合体 金属、半导体、核-壳杂合体
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表面有连接四（乙二醇） 表面有连接四（乙二醇）单位 的一条短肽的阳离子纳米粒子 大分子蛋白β-辣根过氧化物酶 大分子蛋白 辣根过氧化物酶 (活性保持、避免胞吞作用 向细 活性保持、 活性保持 避免胞吞作用)向细 胞内转运 氨基酸包被的金纳米粒子-转运活 氨基酸包被的金纳米粒子 转运活 性胰岛素并持续性释放 体内靶向及成像-特定唾液酸糖蛋 体内靶向及成像 特定唾液酸糖蛋 白选择性吸附包被有糖基的PEG 白选择性吸附包被有糖基的 化量子点（ 化量子点（QDs） ）
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共价连接-设计连接配体 共价连接 设计连接配体 共价连接-进步 共价连接 进步
直接连接-蛋白质侧链 直接连接 蛋白质侧链-NPs 蛋白质侧链 血清中稳定Fe3O4 NPs-热疗 血清中稳定 热疗 多价作用-P结构易丢失 单价 多价作用 结构易丢失-单价 结构易丢失 连接
标准胺羧酸耦合法
途径：直接-共价结合 途径：直接 共价结合 超分子组装-非共价结合 超分子组装 非共价结合
装有疏水性内部的配体 低聚乙二醇间隔 壳、低聚乙二醇间隔 减少蛋白质变性-稳定性 稳定性/ 减少蛋白质变性 稳定性 溶解性/生物相容性 溶解性 生物相容性
NP-P
有效结合： 有效结合：蛋白质结构 和功能的保留
应用（功能性杂合系统）： 应用（功能性杂合系统）： 生物技术、药学、 生物技术、药学、催化学
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总结&展望 总结 展望
提高稳定性的最直接的办法-使用含有 提高稳定性的最直接的办法 使用含有OEG的配体 的配体 使用含有
微调界面作用仍然是挑战 需密切连接蛋白质与纳米粒子的系统-光学 电子系统 需密切连接蛋白质与纳米粒子的系统 光学/电子系统 光学
蛋白质与纳米粒子的直接连接具有开放性的挑战空间
NPs表面性质 溶解性、稳定性 表面性质-溶解性、 表面性质 溶解性 覆盖物化学与拓扑性质-表面生物反应 覆盖物化学与拓扑性质 表面生物反应
ห้องสมุดไป่ตู้
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简介
NP-P：一般方法 ：
胶束状稳定壳 疏水内段结合的配体壳 聚乙二醇连接间隔（ 聚乙二醇连接间隔（保持蛋白 质的结构和功能） 质的结构和功能）
油二维界面作用-β-半乳糖苷酶与阳离子纳米粒子在水包油乳剂 水-油二维界面作用 油二维界面作用 半乳糖苷酶与阳离子纳米粒子在水包油乳剂 界面结合， 半乳糖苷酶活性>70% 界面结合， β-半乳糖苷酶活性 半乳糖苷酶活性
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非共价结合 检测作用
基于阵列GFP–NP‘化学鼻’传感器： 化学鼻’传感器： 基于阵列 化学鼻 识别血清中5种蛋白 人血清白蛋白、 种蛋白-人血清白蛋白 识别血清中 种蛋白 人血清白蛋白、 免疫球蛋白G、转铁蛋白， 免疫球蛋白 、转铁蛋白，纤维蛋 白原和α -抗胰蛋白酶 白原和 抗胰蛋白酶
PH结构域 绿色荧光蛋白 端剪切区 端剪切区 量子点 结构域-绿色荧光蛋白 端剪切区-C端剪切区 结构域 绿色荧光蛋白-N端剪切区 端剪切区-量子点 PH结构域介导信号转导 结构域介导信号转导
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非共价结合-弥补共价不足（检测、运输） 非共价结合 弥补共价不足（检测、运输） 弥补共价不足
超分子组装-互补静电作用 镍介导与组氨酸六聚体蛋白的作用 超分子组装 互补静电作用-镍介导与组氨酸六聚体蛋白的作用 互补静电作用
蛋白酶探测器 6个组氨酸的多肽将 个组氨酸的多肽将 荧光蛋白分子直接结 合到量子点的表面 组氨酸标记物多肽链 足够长， 足够长，阻止蛋白变 性 蛋白酶探测器：带有 端 蛋白酶探测器：带有N端 的单体荧光蛋白（蛋白酶3 的单体荧光蛋白（蛋白酶 酶切位点以及6组氨酸序列 组氨酸序列） 酶切位点以及 组氨酸序列） 定点酶切使FRET消失， 消失， 定点酶切使 消失 感应蛋白酶
量子点- HaloTag配基 HaloTag蛋白质 荧光素酶 配基蛋白质-荧光素酶 配基 蛋白质 加入底物腔肠素会发光， 加入底物腔肠素会发光，用于生物发光荧光共振能量转移
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共价连接-特异位点连接 保持蛋白质活性 共价连接 特异位点连接&保持蛋白质活性 特异位点连接 内含肽介导的特定点连接
炔烃-叠氮 点击’ 炔烃 叠氮huisgen‘点击’反应 叠氮 点击 催化剂存在时-高产 高产、 催化剂存在时 高产、特定靶 点（脂质、辣根过氧化物酶、 脂质、辣根过氧化物酶、 荧光素酶等） 荧光素酶等）
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共价连接-特异位点连接 保持蛋白质活性 共价连接 特异位点连接&保持蛋白质活性 特异位点连接 量子点-‘HaloTag’蛋白质 蛋白质 量子点
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非共价结合-获得连接特异性、控制 非共价结合 获得连接特异性、控制NPs结构 获得连接特异性 结构
生物素-（链霉） 生物素 （链霉）素相互作用 乙二醇）硫醇保护） 金NPs（三（乙二醇）硫醇保护） （ 生物素包被 包被--链 生物素包被 链（霉）亲和素 谷胱甘肽包被 谷胱甘肽-S-转移酶 包被--谷胱甘肽 谷胱甘肽包被 谷胱甘肽 转移酶 碳水化合物-凝集素相互作用 碳水化合物 凝集素相互作用 凝集素 未经修饰的糖分子连接到纳米粒子表面-快速检测病菌病原体 快速检测病菌病原体； 未经修饰的糖分子连接到纳米粒子表面 快速检测病菌病原体；区分 不同的菌株 FePt 纳米粒子与磁性的铁蛋白的静电组装 三维组件 纳米粒子与磁性的铁蛋白的静电组装-三维组件
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非共价结合-MRI转导的基于阵列的检测法（MNPs） 转导的基于阵列的检测法（ 非共价结合 转导的基于阵列的检测法
基于碳水化合物-凝集素 细胞类型和状态 基于碳水化合物 凝集素-细胞类型和状态 凝集素
T2弛豫时间变化百分率
T2模式下线性识别分析
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非共价结合 药物转运
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NPs-P简介 简介 共价连接 非共价连接 总结&展望 总结 展望
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简介
NPs材料：金属氧化物、 材料：金属氧化物、 材料 金属、半导体、 壳杂合体 金属、半导体、核-壳杂合体
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表面有连接四（乙二醇） 表面有连接四（乙二醇）单位 的一条短肽的阳离子纳米粒子 大分子蛋白β-辣根过氧化物酶 大分子蛋白 辣根过氧化物酶 (活性保持、避免胞吞作用 向细 活性保持、 活性保持 避免胞吞作用)向细 胞内转运 氨基酸包被的金纳米粒子-转运活 氨基酸包被的金纳米粒子 转运活 性胰岛素并持续性释放 体内靶向及成像-特定唾液酸糖蛋 体内靶向及成像 特定唾液酸糖蛋 白选择性吸附包被有糖基的PEG 白选择性吸附包被有糖基的 化量子点（ 化量子点（QDs） ）
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共价连接-设计连接配体 共价连接 设计连接配体 共价连接-进步 共价连接 进步
直接连接-蛋白质侧链 直接连接 蛋白质侧链-NPs 蛋白质侧链 血清中稳定Fe3O4 NPs-热疗 血清中稳定 热疗 多价作用-P结构易丢失 单价 多价作用 结构易丢失-单价 结构易丢失 连接
标准胺羧酸耦合法
途径：直接-共价结合 途径：直接 共价结合 超分子组装-非共价结合 超分子组装 非共价结合
装有疏水性内部的配体 低聚乙二醇间隔 壳、低聚乙二醇间隔 减少蛋白质变性-稳定性 稳定性/ 减少蛋白质变性 稳定性 溶解性/生物相容性 溶解性 生物相容性
NP-P
有效结合： 有效结合：蛋白质结构 和功能的保留
应用（功能性杂合系统）： 应用（功能性杂合系统）： 生物技术、药学、 生物技术、药学、催化学
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总结&展望 总结 展望
提高稳定性的最直接的办法-使用含有 提高稳定性的最直接的办法 使用含有OEG的配体 的配体 使用含有
微调界面作用仍然是挑战 需密切连接蛋白质与纳米粒子的系统-光学 电子系统 需密切连接蛋白质与纳米粒子的系统 光学/电子系统 光学
蛋白质与纳米粒子的直接连接具有开放性的挑战空间
NPs表面性质 溶解性、稳定性 表面性质-溶解性、 表面性质 溶解性 覆盖物化学与拓扑性质-表面生物反应 覆盖物化学与拓扑性质 表面生物反应
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简介
NP-P：一般方法 ：
胶束状稳定壳 疏水内段结合的配体壳 聚乙二醇连接间隔（ 聚乙二醇连接间隔（保持蛋白 质的结构和功能） 质的结构和功能）
油二维界面作用-β-半乳糖苷酶与阳离子纳米粒子在水包油乳剂 水-油二维界面作用 油二维界面作用 半乳糖苷酶与阳离子纳米粒子在水包油乳剂 界面结合， 半乳糖苷酶活性>70% 界面结合， β-半乳糖苷酶活性 半乳糖苷酶活性
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非共价结合 检测作用
基于阵列GFP–NP‘化学鼻’传感器： 化学鼻’传感器： 基于阵列 化学鼻 识别血清中5种蛋白 人血清白蛋白、 种蛋白-人血清白蛋白 识别血清中 种蛋白 人血清白蛋白、 免疫球蛋白G、转铁蛋白， 免疫球蛋白 、转铁蛋白，纤维蛋 白原和α -抗胰蛋白酶 白原和 抗胰蛋白酶
PH结构域 绿色荧光蛋白 端剪切区 端剪切区 量子点 结构域-绿色荧光蛋白 端剪切区-C端剪切区 结构域 绿色荧光蛋白-N端剪切区 端剪切区-量子点 PH结构域介导信号转导 结构域介导信号转导
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非共价结合-弥补共价不足（检测、运输） 非共价结合 弥补共价不足（检测、运输） 弥补共价不足
超分子组装-互补静电作用 镍介导与组氨酸六聚体蛋白的作用 超分子组装 互补静电作用-镍介导与组氨酸六聚体蛋白的作用 互补静电作用
蛋白酶探测器 6个组氨酸的多肽将 个组氨酸的多肽将 荧光蛋白分子直接结 合到量子点的表面 组氨酸标记物多肽链 足够长， 足够长，阻止蛋白变 性 蛋白酶探测器：带有 端 蛋白酶探测器：带有N端 的单体荧光蛋白（蛋白酶3 的单体荧光蛋白（蛋白酶 酶切位点以及6组氨酸序列 组氨酸序列） 酶切位点以及 组氨酸序列） 定点酶切使FRET消失， 消失， 定点酶切使 消失 感应蛋白酶
量子点- HaloTag配基 HaloTag蛋白质 荧光素酶 配基蛋白质-荧光素酶 配基 蛋白质 加入底物腔肠素会发光， 加入底物腔肠素会发光，用于生物发光荧光共振能量转移
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共价连接-特异位点连接 保持蛋白质活性 共价连接 特异位点连接&保持蛋白质活性 特异位点连接 内含肽介导的特定点连接
炔烃-叠氮 点击’ 炔烃 叠氮huisgen‘点击’反应 叠氮 点击 催化剂存在时-高产 高产、 催化剂存在时 高产、特定靶 点（脂质、辣根过氧化物酶、 脂质、辣根过氧化物酶、 荧光素酶等） 荧光素酶等）
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共价连接-特异位点连接 保持蛋白质活性 共价连接 特异位点连接&保持蛋白质活性 特异位点连接 量子点-‘HaloTag’蛋白质 蛋白质 量子点
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非共价结合-获得连接特异性、控制 非共价结合 获得连接特异性、控制NPs结构 获得连接特异性 结构
生物素-（链霉） 生物素 （链霉）素相互作用 乙二醇）硫醇保护） 金NPs（三（乙二醇）硫醇保护） （ 生物素包被 包被--链 生物素包被 链（霉）亲和素 谷胱甘肽包被 谷胱甘肽-S-转移酶 包被--谷胱甘肽 谷胱甘肽包被 谷胱甘肽 转移酶 碳水化合物-凝集素相互作用 碳水化合物 凝集素相互作用 凝集素 未经修饰的糖分子连接到纳米粒子表面-快速检测病菌病原体 快速检测病菌病原体； 未经修饰的糖分子连接到纳米粒子表面 快速检测病菌病原体；区分 不同的菌株 FePt 纳米粒子与磁性的铁蛋白的静电组装 三维组件 纳米粒子与磁性的铁蛋白的静电组装-三维组件
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非共价结合-MRI转导的基于阵列的检测法（MNPs） 转导的基于阵列的检测法（ 非共价结合 转导的基于阵列的检测法
基于碳水化合物-凝集素 细胞类型和状态 基于碳水化合物 凝集素-细胞类型和状态 凝集素
T2弛豫时间变化百分率
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非共价结合 药物转运