生物化學工程的案例
基于化學和蛋白質工程的生物催化新進展
只要能夠確定一種能夠進行所需的新的自然轉化的酶，就應該有可能指導它的進化，將低產、雜亂無章的酶的活性細化為強大而高效的生物催化。
在Breslow和Gellman最初對酶促氮賓轉移的研究近三十年后，工程酶現在可以進行高立體選擇性的C-H胺化反應，TTN值為數百至數千（圖1c）。仿生鐵卟啉催化劑和血紅蛋白之間的機制類比導致了這些蛋白質支持的其他非天然反應性的發現，如碳烯轉移，甚至沒有天然酶功能的血紅蛋白（例如球蛋白和細胞色素c）也被設計成具有生物碳烯轉移活性（圖2a）。通過這種方式發現的反應包括一些用化學催化方法沒有觀察到的反應，如從炔烴中形成雙環丁烷。
富有想象力的化學家現在已經開始發現，當一個蛋白質被提供給非天然反應物、外部刺激或其他生物成分時，可以支持其他混雜的活性。除了上面討論的血蛋白催化的碳化物和亞硝酸鹽轉移外，還有兩個明顯的例子說明了這種創造性的工作（圖2）。
圖2：具有新于自然的反應模式的生物反應的輔助因子適應性的代表例子。（圖片來源：nature synthesis）
通過定向進化，進一步改善酶的參數和性能，以及底物范圍是可能的。酶固有的機制多樣性與蛋白質工程相結合，為發現新的生物催化劑提供了巨大的潛力。
一些關于新于自然的生物催化轉化的報告突出了自然界、合成化學和蛋白質工程之間的這種合作努力的潛力，以克服長期的合成挑戰（圖3）。
圖3：New-to-nature的酶催化作用的部分例子。（圖片來源：nature synthesis）
4. 蛋白質設計：促進生物催化發展的另一面
與上面討論的化學方面的進展一道，蛋白質設計能力方面的進展也促進了新的生物化學的發現。
展開 新興碳納米纖維氣凝膠：化學合成與生物合成
碳納米管和石墨烯氣凝膠都可以通過化學氣相沉積和分散體系凝膠化的方法來進行制備，但是前驅體昂貴以及合成需要涉及復雜設備限制了這些氣凝膠的實際應用。因此，開發更簡單和經濟的途徑（例如利用碳水化合物、纖維素以及蛋白質等可再生資源為原料）來制備納米碳氣凝膠成為必然的發展趨勢。
【成果簡介】
中國科學技術大學俞書宏教授（通訊作者）在Angew. Chem. Int. Ed. 上發表了題為“Emerging Carbon Nanofiber Aerogels: Chemosynthesis versus Biosynthesis”的綜述文章，集中闡述了新興碳納米纖維氣凝膠的化學合成與生物合成方法。首先展示了如何通過化學合成和生物合成的方法來制備碳納米纖維（CNF）氣凝膠，然后討論了兩種制備CNF氣凝膠方法的合成特點，集中在結構和功能的多樣性以及CNF氣凝膠的物理化學性質和潛在應用。此外，作者還展示了基于可再生前驅體的CNF氣凝膠與CNT和石墨烯氣凝膠相比在諸多應用中具有競爭優勢。
【圖文導讀】
圖1 制備CNF氣凝膠的兩種策略示意圖：化學合成與生物合成
圖2 CNF氣凝膠的化學合成
(a) 合成過程的示意圖；
(b) 大尺寸整體濕凝膠的照片；
(c) 具有3D納米纖維網絡的HTC-CNF氣凝膠的SEM圖像；
(d) 各種直徑的HTC-CNF的SEM圖像；
(e) 在不同溫度下HTC-CNFs直徑與HTC反應時間的關系。
展開 中國生物化工簡史-生物反應器工程
生物反應工程：生物反應過程的產品包括，生物質，酶，初級和次級代謝產物，蛋白，這些可以廣泛用于制藥、食品，化學，農業或能源生產。反應器，胞外環境因素，包括反應器設計，操作條件和培養基形式，對細胞代謝都有重要影響。目前，生物反應器工程的目標是，探索反應器中細胞生理代謝機制，放大生物過程，滿足低成本生產。
中國生物反應器工程前沿
生物反應過程是一個活細胞的復雜的代謝過程。因此，反應器工程的核心是調控反應器中活細胞的生理狀態。調控也是優化和放大的關鍵。因此，鑒定反應器中細胞的生理和代謝參數，設計合適的生物反應器系統，是優化生物反應器工程的先決條件。
1. 中國科學家的突破
生物反應歷程中，反應器的控制條件會影響細胞微尺度代謝，也會影響宏觀尺度代謝。因此，為了提高反應器的性能，進行了微觀和宏觀尺度的代謝流分析。為了放大生物過程，細胞的生理代謝狀態必需要在實驗室規模反應器進行重現和優化。為了達到這個目的，必需進行大反應器的流體場特性的研究，來理解不同反應器設計和控制條件導致的差異。宏觀生理特性變化分析+流體場和細胞生理代謝特性，可以增強反應器放大過程。
下圖是研究者提出的一個生物反應器增效的技術路線。
上面的這些圖片都是基于生物反應器工程的多尺度理論。
2. 開發可以監測所有宏觀生理和代謝特征的參數的生物反應器
2003年，華東理工大學張嗣良教授和儲炬教授，設計了一款全參數監測反應器，含有一臺反應器，一臺電腦數據收集系統，設計圖如下所示。體積可以從幾十升到300噸。通常，實驗室研究使用的30L或50L的體積可以直接應用到300噸的工業發酵。
3. 海量數據過程軟件包的開發
生物反應器配備自動電腦數據采集系統，實現在線數據監測和采集過程參數。數據采集和電腦控制形成了一個完整的控制系統。
展開 中國細胞生物學學會細胞工程與轉基因生物分會/陜西省細胞生物學學會2018年年會在陜西師范大學成功召開
在學會第四屆理事會第一次會議上，邊惠潔理事長對新一屆理事會的工作進行了部署，向積極參加科普活動的各單位頒發了“陜西省細胞生物學學會科普活動優秀獎”獎金和榮譽證書，并主持討論通過了成立學會第一個專業委員會的議題。崔洪勇副秘書長進行了中國細胞生物學學會2018年“諾貝爾獎解讀”活動的動員。
會議期間，中國細胞生物學學會細胞工程與轉基因生物分會召開了第三屆委員會第三次會議。分會會長、空軍軍醫大學邊惠潔教授向委員們匯報了近年來分會的工作和取得的成績，傳達了中國細胞生物學學會對分會工作的要求，向積極參加分會活動的各單位頒發了“科普活動優秀獎”獎金和榮譽證書。分會秘書長孔令敏副教授傳達了中國細胞生物學學會的科普工作精神和要求。
資料來源：中國細胞生物學學會官網，11月5日
展開 
用長纖維制造的微流體設備可用于化學或生物醫學測試和研究
在生物樣品中對不同類型的細胞進行合理分類。
此外，對于傳統的微流體，諸如傳感或加熱線之類的元件，或在采樣流體中引起振動的壓電裝置，必須在后續的處理階段添加。現在它們可以完全集成到新的基于光纖的系統中的信道中。
簡短的描述
與多年來在材料科學與工程學教授、美國先進功能織物（AFFOA）協會主席約Yoel Fink的實驗室中開發的其他復合纖維系統一樣，這些纖維是由一個超大的聚合物圓柱體制成的，稱為預成型體。這些預成型體包含最終纖維所需的精確形狀和材料，但形式要大得多——這使得它們更容易在非常精確的配置中制造。然后，將預成型體加熱并加載到滴塔中被緩慢地拉過噴嘴，該噴嘴將預制件收縮成直徑為預制件直徑的四分之一的窄纖維，同時保持所有的內部形狀和安排。
在此過程中，被拉長的材料是原來長的1600倍，例如100毫米長(4英寸長)的預成型體變成160米長(約525英尺)的纖維，從而明顯克服了現有微流體裝置固有的長度限制。這對于某些應用來說可能是至關重要的，例如檢測存在于流體中濃度非常小的微觀物體——數百萬正常細胞中的少量癌細胞。
Voldman他是電氣工程學教授，專門研究生物微技術。他說：“有時候你需要加工很多材料，因為你所尋找的是稀有的。這使得這種新的基于纖維的微流控技術特別適合于這種用途，因為“纖維可以被拉得很長，讓液體有更多的時間留在通道內并與之相互作用。”
“雖然傳統的微流體裝置可以通過在小芯片上前后循環來延長通道，但由此產生的扭曲和迂回改變通道的輪廓并影響液體的流動方式。而在纖維制造的微流體系統中可以不改變通道形狀延長通道，允許液體不間斷的流動，”Yuan說。
該系統還能使諸如導線的電氣部件并入光纖中。這些是可以操縱細胞的例子，使用一種稱為介電泳的方法，其中不同細胞受到通道兩側兩根導電線之間產生的電場的不同影響。
展開 第七屆生物信息與生物醫學工程國際學術會議（BIBE2024）
The 7th International Conference on Biological Information and Biomedical Engineering (BIBE2024)
生物信息與生物醫學工程國際學術會議（BIBE2024）
http://www.icbibe.org/DefaultCn.aspx
2024年8月13-15日 / 中國呼和浩特
第七屆生物信息與生物醫學工程國際學術會議（BIBE2024）將于2024年8月13-15日在中國呼和浩特舉辦，包括主題報告、特邀報告、口頭報告、海報展示等豐富環節。歡迎與會，共享學術草原。
隨著科技的進步和發展，生物醫學工程和生物信息成為日益重要的領域，應用前景非常廣闊，它們的互相融合和協同發展，不僅為醫學研究和臨床應用提供了新的機會，還為個性化醫療、疾病預測和治療等領域開拓了新的可能性。BIBE系列會議專注于生物信息與生物醫學工程領域，旨在提供一個交流和分享最新研究成果、技術革新、理論發展等的平臺。
展開 《綠色化學·綜述》生物分子合成仿生納米復合水凝膠用于止血和傷口愈合
2.4.1化學交聯的納米復合水凝膠
納米復合水凝膠是通過使用有機交聯劑對聚合物進行化學交聯而制成的，由于共價鍵合，化學交聯的水凝膠通常是永久性的。因此，化學交聯的納米復合水凝膠表現出很強的機械性能。圖2給出了用于合成納米復合水凝膠的不同化學交聯過程的示意圖。納米復合水凝膠已通過以下化學方法進行了工程改造，例如：
圖2：通過化學方法制備納米復合水凝膠的傳統方法：（A）加成反應，（B）縮合反應，（C）醛交聯，（D）自由基交聯和（E）光聚合。
2.4.1.2納米復合水凝膠工程的物理方法
物理膠凝作用是通過交聯過程來識別的，該交聯過程將聚合物溶液可逆地轉化為凝膠。非共價相互作用，例如范德華相互作用，氫鍵，離子相互作用，結晶，疏水相互作用，靜電相互作用或它們的組合，通過聚合物的物理交聯，將其用于合成納米復合水凝膠。物理交聯的凝膠是可逆的，因此水凝膠具有刺激性，可以通過改變pH，溫度和離子相互作用等物理條件來分解。由于聚合物和納米顆粒之間的非共價相互作用，納米復合水凝膠大多表現出自我修復能力，其中斷裂或割傷可通過在整個表面上重新形成鍵來自動修復。圖3表示通過物理方法制備合成水凝膠的不同常規方法的示意圖。
圖3制備納米復合水凝膠的各種物理方法：（A）范德華相互作用，（B）氫鍵，（C）離子交聯，（D）結晶，（E）嵌入，（F）自組裝 （G）主客反應。
3.常規納米復合水凝膠的潛在毒性作用
通過上述化學或物理方法配制納米復合水凝膠的最新技術進展用于各種目的，但是由于對環境和人類健康的潛在毒性作用，合成方法受到許多限制。為了使納米復合水凝膠的潛在毒性影響最小化，需要通過“生命周期評估”對納米復合水凝膠產品的可持續性進行評估，該評估在產品生產，應用和最終處置的各個階段進行。納米復合水凝膠的合成使用不同類型的單體和/或聚合物，溶劑，交聯劑和納米材料。
展開 2024年化學材料、清潔能源與生物技術國際學術會議(ICCMCEB2024)
2024年化學材料、清潔能源與生物技術國際學術會議(ICCMCEB2024)
會議簡介
2024國際化學材料、清潔能源和生物技術大會（ICCMCEB2024）將在長沙隆重舉行。本次會議旨在匯聚來自世界各地的化學材料、清潔能源和生物技術領域的專家學者，共同探討行業前沿技術和發展趨勢。會議將涵蓋多個熱點話題，包括新材料的研究和應用、清潔能源技術的創新和推廣，以及生物技術在醫學和環境保護等領域的應用進展。我們旨在通過分享研究成果和交流經驗，促進化學材料、清潔能源和生物技術領域的深入交流與合作，為全球可持續發展做出貢獻。期待與您在長沙共襄盛舉，共創美好未來！
展開 2023年第12屆生物醫學工程與生物技術國際學術會議（ICBEB 2023）
【大會簡介】
ICBEB自2012年至今，吸引了來自20多個國家和地區的專家學者參會交流，共享生物醫學與生物技術領域的科研成果。會議與多本SCI期刊合作，累計出版1,000多篇原創研究。在各高校、研究所、醫院參會代表的支持下，成為出版社信任并長期支持的會議。
組委會誠摯地邀請相關領域的專家學者參加第12屆生物醫學工程與生物技術國際學術會議（ICBEB 2023），共同探討健康與生物醫學相關領域的論題。
會議官網：http://www.icbeb.org/
會議時間：2023年11月17-20日
會議地點：澳門
出版檢索：SCI檢索/EI會議論文集
主辦方：澳門會議展覽業協會
【本屆亮點】
- 第五屆中國生理信號挑戰賽（CPSC 2023）將在會議同期同地舉行。
- 會議設最佳口頭報告獎、最佳張貼報告獎。獲獎者將有機會免注冊費參加ICBEB 2024。
- 澳門一日參觀訪問。
【論文出版】
ICBEB 2023繼續與眾多SCI期刊合作，錄用的文章將推薦出版至相關主題的SCI期刊或EI會議論文集。
【征稿領域】
生物醫學信號處理和醫療信息；
醫學圖像技術與應用；
生物力學和生物力學工程；
生物信息學與計算生物學，分子生物；
化學，藥理學和毒理學；
生物材料等其它相關議題。
【參會方式】
1. 投全文參會：文章推薦至SCI期刊出版，可選擇在會上做報告或不做報告；
2. 摘要參會：摘要推薦至SCI期刊出版/或僅提交摘要不出版，在會上做口頭報告或者海報展示；
3.
展開 EI檢索的“生物信息與生物醫學工程”國際會議征文 (ICBBE2010) hz
EI檢索的“生物信息與生物醫學工程”國際會議征文 (ICBBE2010) hz
CFP: ICBBE 2010 (Bioinformatics and Biomedical Eng.)
Ei&ISTP檢索的IEEE生物信息與生物醫學工程（iCBBE 2011）國際會議征文 tf
International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE 2011) Ei&ISTP Indexed
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The 5th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE 2011)
第五屆IEEE生物信息與生物醫學工程國際學術會議
Ei & ISTP Indexed
CALL FOR PAPERS
http://www.icbbe.org/2011
Wuhan, China May 10-12, 2011
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The 5th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE 2011) will be held from 10th to 12th,
展開 
名家匯集丨譜尼生物醫藥將受邀出席2023 IDC第五屆化學新藥與偶聯藥物研發論壇
譜尼生物醫藥致力于成為全球藥物開發一站式服務平臺，打造集藥物設計、藥物合成、工藝開發、藥物生產、藥物活性篩選、制劑研究、藥效學評價、藥代動力學評價、毒理學評價以及新藥注冊為一體的綜合技術平臺，為醫藥研發、生產及檢測提供專業優質的一站式服務。
研發團隊核心人員擁有超過20余年國際大型藥企、CRO研發經驗，在多手性中心藥物合成、多步驟藥物合成、緩控釋制劑技術、脂質體技術、納米制劑技術、低限度物質檢測、未知物質檢測、藥效藥代和臨床前毒理安全性評價等領域積累了豐富的研發和產業化經驗；并參與制定毒理學領域國家和行業標準以及CNAS和新藥評審及指導原則制定，已經服務上百家新藥研發機構，團隊接受NMPA/OECD/US FDA檢查和復查經驗，嚴格按照行業的Z高質量要求推進新藥研發與申報。研究領域涉及腫瘤、心腦血管、高血壓、感染、消化系統以及精神和神經系統等相關藥物。
上海總部實驗室具備CMA、CNAS資質，嚴格按照GMP、GLP要求執行，并得到了國內和國際藥品管理部門的認可。其生物醫藥實驗室設施面積達三萬八千平米，達到生物二級建設要求，建立了符合國際標準的安全評價研究體系。
展開 北大劉燕&化學所王鐵JACS：可變形氧化釓納米線圈改善磁共振成像納米探針的生物相容性
然而，它們的生物安全風險代表著巨大的商業價值，被認為是普遍關注的必要問題。納米粒子與蛋白質的相互作用從根本上影響了成像納米探針的體內生物相容性和毒性，其中血清蛋白質吸附產生的生物界面通過受體介導的內吞作用誘導它們進入細胞。納米材料對蛋白質的非特異性吸附導致網狀內皮系統的清除，通過與細胞膜的相互作用促進內吞作用，從而導致細胞毒性。此外，在某些情況下，非特異性相互作用導致納米顆粒與細胞膜、細胞外基質和細胞核結合，導致標記效率低下、檢測不準確和遺傳毒性。納米顆粒的大小、形狀、表面電荷和溶解度對蛋白質的相互作用有著重要的貢獻，這已經被很好地探索為導致毒性的因素。
這些現有成像納米探針的共同特征是它們具有固定的形態。由于聚合物鏈的空間構型自由度，聚合物涂層作為一種表面改性策略已經被主要用于降低細胞毒性和延長納米材料的循環時間；這種方法通過構象熵損失驅動的空間排斥抑制蛋白質吸收。
【成果簡介】
為了設計用于生物醫學應用的功能納米材料，科學家面臨的挑戰是進一步了解其獨特的毒理學特性。蛋白質的非特異性粘附和內吞作用被認為是成像納米探針的主要生物毒性來源。近日，來自北大口腔醫學院的劉燕和北京中科院化學所的王鐵研究員（共同通訊）在J. Am. Chem. Soc.上發表文章，為： “Biocompatibility of Magnetic Resonance Imaging Nanoprobes Improved by Transformable Gadolinium Oxide Nanocoils”。作者制造了具有低楊氏模量的超薄氧化釓(Gd2O3)納米線圈，它在溶液中提供可變形的性質。
展開 中科院動物所顧奇/化學所王樹：營養不足環境中聚噻吩水凝膠的3D生物打印以促進干細胞增殖
【科研摘要】
干細胞的
3D打印為再生醫學的組織工程提供了巨大的機會。然而，由于將細胞封裝在生物材料中時營養的滲透距離受到限制，導致營養不足的環境，因此開發新的生物活性材料以合理地增強干細胞的活力仍然是一項巨大的挑戰。
最近
，
中國科學院動物研究所
顧奇研究員
/
中國科學院化學研究所
王樹研究員
團隊
設計了陽離子共軛聚噻吩衍生物聚[3-（3'-N，N，N-三乙氨基-1'-丙氧基）-4-甲基-2,5-噻吩鹽酸鹽]（PMNT），集成到陰離子明膠/藻酸鹽基質中以開發新的3D可生物打印的共軛聚合物油墨Gel/Alg/PMNT，而靜電相互作用可以幫助PMNT固定在油墨內部而不會造成嚴重的擴散損
失。原則上，已證實
PMNT通過驅動細胞周期并上調生物合成和代謝途徑中的基因表達，從而在無血清培養基中促進人臍帶間充質干細胞（hMSC）增殖。
通過與hMSCs一起使用3D生物打印策略，
通過使用Gel/Alg/PMNT墨水的增強干細胞療法進一步實現了全層切除傷口的加速愈合，其中通過誘導性刺激PMNT可以有效地促進hMSC的增殖。所開發的共軛聚合物油墨Gel/Alg/PMNT固有的高度生物活性和促進增殖的特性極大地克服了營養不足的環境，尤其是在3D打印的大型體系結構中。
具有生物活性的聚噻吩材料具有
獨特的能力，無需血清即可促進干細胞增殖，從而為組織重建中的
3D生物打印提供了新的生物墨水。
展開 2019年中國生物醫學與智慧醫療論壇暨第十八屆全國生物醫學工程專業學位研究生教育工作研討會
近年來，生物醫學工程領域發展迅速，智慧醫療產業引人關注，生物醫學工程專業學位研究生教育備受重視。
