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类水滑石纳米材料作为植物细胞跨膜载体的应用研究

类水滑石纳米材料作为植物细胞跨膜载体的应用研究
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  • 批准号:31671489
  • 批准年度: 2016年
  • 学科分类:细胞生物学前沿与新体系(C0719) |
  • 项目负责人:万迎朗
  • 负责人职称:副教授
  • 依托单位:北京林业大学
  • 资助金额:62万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2017年01月01日 至 2020年12月31日
  • 中文关键词: 滑石;纳米材料;植物;载体
  • 英文关键词:Layered Double Hydroxide;Nanotransporter;Transmembrane Transporter;DNA transporter;Intact Plant Cell

项目摘要

中文摘要

如何将生物大分子高效、准确且保持活性地运输至活细胞内仍是细胞生物学研究中的关键性技术难题之一。纳米科技的发展为解决该问题提供了多种有效研究手段。在动物细胞生物学基础研究领域,纳米材料已成为实验室常用的,协助分子跨膜转运的有力工具。然而,致密的植物细胞壁阻碍多种无机或有机载体进入细胞,这使得在植物细胞与分子生物学研究领域可供选择的技术手段相对贫乏。我们在前期制备了厚度0.5nm,直径20-50nm的Mg/Al阳离子类水滑石二维片层材料(LDH),并发现LDH具有高效吸附DNA等生物活性分子,且能轻易透过植物细胞壁,携带核酸和荧光染料等进入完整植物细胞中的独特能力。本研究将进一步揭示LDH跨膜转运的分子机制,建立LDH在细胞中转运的分子模型。在此基础上,改造LDH结构,优化实验方法,以期为植物分子和细胞生物学研究提供一种新的分子载体,也将为农林业中重要的非模式植物提供新的细胞转化方法。

英文摘要

One of the most challenging technical problems in the research of cell biology is to transfer the biomolecules into the intact cells with high efficiency and accuracy. The advanced nanotechnology provided various resolutions to conquer this difficulty. In the field of animal cell biological researches, the nanomaterials have been introduced into the routine laboratory works as efficient molecular transmembrane transporters. However, the compact plant cell walls prevented these transporters for reaching the cell membrane. Therefore, only limited approaches were provided in the research of plant molecular and cellular biology. In our previous works, we synthesized layered double hydroxide nanosheets (LDH) with 0.5 nm thickness and 20-50 nm diameters. We found that these LDH based on Mg/Al cations can absorb the DNA and other negative charged molecules with high efficiency. Furthermore, it can easily penetrate the cell wall and transfer these molecules into intact plant cells. In this project, we will study the molecule mechanism of LDH transmembrane transport and establish a computational model for the LDH transmembrane transport. Based on this model, we will improve the formation of the LDH nanosheets and provide an optimal experimental approach for the research of plant molecule and cell biology. Moreover, this method may be widely used the transformation of non-model plants in agriculture and forestry applications.

评估说明

    国家自然科学基金项目“类水滑石纳米材料作为植物细胞跨膜载体的应用研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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