据华东理工大学材料学院官网、上海科技报显示,在不到一个月时间内,华东理工大学刘润辉教授带领的团队在《德国应用化学》上连发三篇重要工作,在抗粘附和抗植入异物反应高分子材料、β多肽合成、新型多肽模拟物合成领域取得重要进展。
(一)
近日,华东理工大学刘润辉教授课题组报道受蚕丝蛋白启发,设计获得了的结构简单、生物相容性好、体内稳定的一类新的抗粘附和抗植入异物反应高分子材料:聚β-丝氨酸。聚β-丝氨酸修饰的表面能够高效抵制多种蛋白吸附、血清污染、细胞、血小板和多种微生物粘附;聚β-丝氨酸水凝胶植入小鼠体内1周到3个月后未发现明显异物反应,明显优于出现显著异物反应的PEG植入对照组。作者首次提出“双重氢键水化”的假设来解释聚β-丝氨酸优异的抗粘附和抗植入异物反应性能,并通过计算模拟加以验证。这类新型抗粘附和抗植入异物反应高分子材料有望用于解决临床中普遍存在的植入材料异物反应难题,在植入材料和装置、药物递送等多个相关领域有广阔的应用前景。华东理工大学材料科学与工程学院研究生张东辉是该成果的第一作者,刘润辉教授是单独通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2020004162月15日,华东理工大学材料学院刘润辉教授课题组在β多肽合成研究领域取得突破性成果,《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)以题为“具有可控结构β多肽的水份不敏感合成方法”在线发表相关工作。
多肽在生命体中发挥着重要的生物学功能,是医药,组织工程,生物材料,生物学,化学等诸多领用的重要研究对象。但是,多肽本身结构不稳定,容易被蛋白酶水解,应用上受到很大限制。β多肽由β氨基酸构成,与天然多肽结构非常相似,具有突出的生物相容性和耐蛋白酶水解的优点,在上述多肽的各个研究领域备受关注。β多肽的合成,除了传统耗时耗力的逐步固相合成法,强碱性反应环境下的β-内酰胺开环聚合是目前最常用的β多肽快速合成方法。但是,β-内酰胺开环聚合的强碱性反应环境限制了对碱不稳定的功能基团和β多肽的结构多样性和应用,且聚合反应对水极为敏感,需要使用干燥溶剂在手套箱中操作。为解决上述长期困扰着相关领域研究和应用的核心挑战,刘润辉教授课题组通过建立β-氨基酸N-硫代羧酸酐(β-NTA)的可控开环聚合方法,首次实现了对水不敏感可在敞口容器中进行的β多肽的快速合成;并进一步验证了这一β多肽合成方法在快速制备宿主防御肽模拟物对抗耐药菌感染和相关机理研究领域的应用前景。这一突破性成果将会进一步推动多肽相关研究领域的发展。博士研究生周敏是该成果的第一作者,我校刘润辉教授是单一通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2020016972月21日,华东理工大学材料学院刘润辉教授课题组在发展新型多肽模拟物并用于治疗耐药菌感染研究领域取得突破性成果,以题为“基于聚恶唑啉的多肽功能模拟物消除耐药金葡菌感染和休眠细菌并减轻抗生素耐药性压力”在化学顶级期刊《德国应用化学》上发表,该研究成果被评审专家选为该期刊发表论文总数前5%的VIP (非常重要)论文。多肽是组成生命体的一类重要生物大分子,种类多样且承载重要生物学功能。研究和模拟多肽,不仅可以探索生命奥秘和也推动很多重要的应用研究,包括组织工程、药物开发、生物材料等,并可以针对性解决天然多肽在体内稳定性差、容易被蛋白酶水解这一突出缺点对应用的局限。但是,目前可用的多肽模拟物仅有以拟肽和beta-多肽为代表的极少种类。因此,发展新类型的多肽模拟物具有重要的基础研究意义和广泛应用潜力。刘润辉教授课题组首次实现基于恶唑啉聚合物(聚恶唑啉)的多肽模拟,以宿主防御肽为模型展示了以恶唑啉聚合物模拟宿主防御肽并获得对耐甲氧西林金葡菌的体内、体外高效抗菌活性。优选的聚恶唑啉分子还显示了相对于传统抗生素的几项突出优点:对高度耐药的休眠细胞同样有效;连续使用,细菌未获得耐药性;经聚恶唑啉抗菌分子刺激近1000代后的细菌对常规抗生素敏感度不变,未发现交叉耐药问题。聚恶唑啉抗菌分子的上述突出优点可针对性的解决耐药微生物感染的核心难题。刘润辉教授课题组通过恶唑啉聚合物实现多肽功能模拟,展示了一种新类型的多肽模拟物,在多肽模拟相关的多个领域有广阔的研究潜力;首次实现了基于恶唑啉聚合物的宿主防御肽模拟,开创了新的研究途径和思路,有望用于解决耐药微生物感染这一全球性的严峻挑战。材料科学与工程学院研究生周敏是该成果的第一作者,我校刘润辉教授是单独通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202000505刘润辉,华东理工大学教授、博导。2001年和2004年先后在华东理工大学获得学士、硕士学位,2009年在美国普渡大学(Purdue University)化学系获得博士学位;2009年至2015年先后在美国加州理工学院(Caltech)和威斯康星大学-麦迪逊分校(UW-Madison)开展博士后研究;2014年底至今任华东理工大学材料科学与工程学院教授。主要研究方向为合成多肽聚合物作为药用、医用生物材料的探索。获得华东理工大学特聘教授、上海市高校特聘教授(东方学者)、国家“千人计划”青年人才项目支持。在J. Am. Chem. Soc., Nat. Commun.等学术期刊上发表研究论文多篇。