1. Angew:共价有机骨架用于光动力治疗
武汉大学邓鹤翔教授团队设计合成了一种具有二维(2D)π-共轭的共价有机骨架(COF)并将其作为一种新型光敏剂用于进行高效的光动力治疗。实验将两种并不能有效生成ROS的分子进行连接后得到两种COF(COF-808和COF- 909),它们具有非常高效的ROS生成效率。这些COFs具有较高的孔隙率,其表面积分别为2270和2610 m2g-1,这一特点可以使其在细胞内增强氧的扩散和ROS的释放。
结合其具有的优良的光稳定性和高的生物相容性,它们的PDT性能十分显著。体外实验表明,在使用COF-909进行PDT治疗后,80%以上的肿瘤细胞被有效杀灭。在体内实验中,经过10天的COF治疗后可以使得肿瘤生长被显著抑制,体现出优异的活体治疗效果。
Liang Zhang, Shibo Wang, Hexiang Deng. et al. Covalent Organic Frameworks as Favorable Constructs for Photodynamic Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2019
DOI: 10.1002/anie.201909020
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909020
2. AFM:基于阳离子聚天冬氨酸和柱状[5]芳烃的超分子材料用于靶向抗菌
由致病菌引起的感染严重威胁着人类的公共健康,每年都有许多人死于耐甲氧西林的革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(MRSA)造成的感染。天津理工大学陈莉教授、高辉教授和吉林大学杨英威教授合作设计了四种具有不同侧链长度的基于阳离子聚天冬氨酸和柱状[5]芳烃的超分子材料。
阳离子季铵盐基团可以使该聚合物插入带负电荷的细菌膜中,进而导致膜的溶解、细菌含量的渗漏和病原体的死亡。并且这种可生物降解的聚合物除了可迅速清除MRSA外,还可通过其可裂解的骨架将微生物耐药性降到最低。实验也成功地将该系统应用于MRSA感染创面的体内愈合治疗,进而为构建先进的抗菌生物材料提供了一种新的重要参考。
Shuzhen Yan, Ying-Wei Yang, Li Chen, Hui Gao. et al. Biodegradable Supramolecular Materials Based on Cationic Polyaspartamides and Pillar[5]arene for Targeting GramPositive Bacteria and Mitigating Antimicrobial Resistance. Advanced Functional Materials. 2019
DOI: 10.1002/adfm.201904683
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201904683
3. Small:氟化聚合物和含锰LDH纳米粒子相结合用于19F MRI检测乳腺癌
19F核磁共振成像(19F MRI)能够在与癌症触发物相互作用时被激活的试剂正越来越受到关注,尽管精确和特异地检测癌症组织仍然存在挑战。昆士兰大学许志平教授和Andrew K. Whittaker教授合作报道了一种新型的、用于检测乳腺癌的、pH活化的混合19F MRI试剂。该试剂是一种将全氟聚醚偶联到含有锰的层状双氢氧化物(Mn-LDH@PFPE)纳米颗粒的表面所构建的复合体系。
Mn-LDH@PFPE纳米粒子水溶液中的19F NMR/ MRI信号会在pH为 7.4时被淬灭,只有在pH降至6.5以下后才会出现。这是由于Mn-LDH纳米粒子中Mn2+的部分溶解以及随后顺磁弛豫效应的减弱所导致的。体内实验表明,得益于这种肿瘤特异性激活的效应,在注射Mn-LDH@PFPE纳米颗粒后,只有在乳腺癌肿瘤组织中才能检测到19F MRI的信号。因此,该pH激活的Mn-LDH@PFPE纳米粒子是一种智能化的19F MRI试剂,可用于对癌症疾病进行精确的特异性检测。
Cheng Zhang, Zhi Ping Xu, Andrew K. Whittaker. et al. Integrating Fluorinated Polymer and Manganese-Layered Double Hydroxide Nanoparticles as pH-activated 19F MRI Agents for Specific and Sensitive Detection of Breast Cancer. Small. 2019
DOI: 10.1002/smll.201902309
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201902309
4. AM综述:纳米催化医学
催化和生物医学通常被认为是两个独立的研究领域。近年来,随着纳米化学的发展,大量的纳米催化剂,如纳米酶、光催化试剂和电催化试剂等也都在体内被用于启动催化反应和调节生物微环境以实现治疗的效果。纳米催化剂在生物医学领域的应用也得到了迅速的发展,并有望推动纳米医学这一分支学科的前进。在过去的一个世纪里,许多化学家都在努力地将具有高效和高选择性的催化剂巧妙地转化为纳米诊疗药物,通过催化反应来优化治疗的结果。
中科院上海硅酸盐研究所陈雨研究员和施剑林研究员合作,根据催化反应的基本反应因素,对构建纳米药物的基本原理进行了综述说明;然后全面介绍了这一新兴领域的最新研究进展,并详细讨论了具有诊疗功能的纳米催化系统的内在机理。
Bowen Yang, Yu Chen, Jianlin Shi. et al. Nanocatalytic Medicine. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201901778
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901778
5. AM:对ROS响应的聚合siRNA纳米药物用于对胶质瘤的联合RNAi治疗
小干扰RNA (siRNA)在治疗难治性疾病方面具有突出的优势和巨大的应用潜力。然而,目前仍然缺乏具有良好的循环稳定性和有效递送能力的siRNA递送系统,这也严重阻碍了siRNA的临床治疗效果。河南大学科研团队构建了一种聚合siRNA纳米药物(3I-NM@siRNA),并通过三种相互作用(静电、氢键和疏水相互作用)对其进行稳定。与单纯依赖静电相互作用的siRNA纳米药物相比,通过额外地引入加入氢键和疏水相互作用后可显著提高其生理稳定性。
3I-NM@siRNA纳米药物可以对肿瘤活性氧(ROS)做出响应使其不稳定并导致siRNA的释放。实验随后利用angiopep-2肽功能化的3I-NM@siRNA纳米药物对疗胶质母细胞瘤(GBM)进行治疗。结果发现,Ang-3I-NM@siRNA具有很好的穿透血脑屏障和肿瘤积聚的能力,因此可通过联合靶向保罗样激酶 1和血管内皮生长因子受体-2来有效地抑制肿瘤生长进而显著延长原位GBM脑瘤裸鼠的生存时间。
Meng Zheng et al. ROS-Responsive Polymeric siRNA Nanomedicine Stabilized
by Triple Interactions for the Robust Glioblastoma Combinational RNAi Therapy. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201903277
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903277
6. Angew:脂质体中的氮杂氟硼吡咯形成的J-聚集体用于光学癌症成像
多伦多大学郑钢教授团队报道了一种新型的氮杂氟硼吡咯脂质构建块的合成并将其自组装成了脂质体纳米颗粒(BODIPYsome)。实验观察到,在BODIPYsome内有稳定的近红外J-聚集体,这是由于发生了J-二聚作用的结果。
研究结果表明,BODIPYsomes在保持高消光系数(128 mM-1cm-1)和高荧光猝灭(99.70±0.09%)的同时,其胶体稳定性也有明显增强,这使得其在保持完整的结构时会具有光声(PA)的性能,而在癌细胞中被破坏后则会恢复近红外荧光。实验在在原位前列腺肿瘤小鼠模型上通过静脉注射BODIPYsome24小时后,证明了它的体内光学成像(PA/荧光)性能。因此,这一研究报道的BODIPYsome也为设计光学稳定的生物光子成像试剂提供了新的思路。
Miffy H. Y. Cheng, Gang Zheng. et al. Stable J-aggregation of an aza BODIPY-lipid in a liposome for optical cancer imaging. Angewandte Chemie International Edition. 2019
DOI: 10.1002/anie.201907754
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907754
7. ACS Nano:金属富勒烯纳米颗粒可逆转胰腺的功能紊乱以治疗2型糖尿病
2型糖尿病(T2DM)是最常见的代谢性疾病之一。但是目前研究发现,当治疗T2DM停止后,再次使用抗T2DM药物往往不起作用。中科院化学所甄明明博士和王春儒研究员合作提出了一个可持续对抗2型糖尿病的策略。
实验对db/db糖尿病小鼠进行腹腔内给药氨基酸功能化的金属富勒烯纳米颗粒(GFNPs),发现GFNPs会在胰腺和肝脏中高度积累,并可显著降低高血糖以使得T2DM小鼠保持正常的血糖水平,甚至在停止给药后也可以继续维持。同时,GFNPs会通过降低氧化应激和炎症反应来逆转胰岛功能紊乱,从根本上实现胰岛分泌胰岛素的功能正常化。机制研究表明,GFNPs可通过激活IRS2/PI3K/AKT信号通路来调控糖脂代谢,从而改善肝脏的耐胰岛素特效,抑制糖异生并增加肝糖原的生成。此外,GFNPs还可减轻肝脏脂肪变性,最终维持全身的糖脂代谢平衡,并且没有明显的毒性。这一工作表明GFNPs可为治疗T2DM提供了一个新的高效方法。
Xue Li, Mingming Zhen, Chunru Wang. et al. Gadofullerene Nanoparticles Reverse Dysfunctions of Pancreas and Improve Hepatic Insulin Resistance for Type 2 Diabetes Mellitus Treatment. ACS Nano. 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b02050
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02050
8. JACS:用于标记和成像单个RNA的量子点纳米信标
在活细胞中对RNA进行检测和成像是目前研究的一大热点,同时也面临着诸多挑战,特别是对活细胞中单个RNA进行检测和成像往往更加困难。中科院武汉病毒研究所崔宗强和武汉大学何治柯教授合作,通过一锅水热法,将黑洞猝灭基团(BHQ1)和硫代磷酸修饰的DNA精确地偶联到CdTe:Zn2+ 量子点(QDs)上,构建了一种价态可控的纳米信标。
实验发现,使用仅偶联有一个DNA的纳米信标去标记和检测活细胞中低丰度的核酸,可在活细胞中对单个HIV-1 RNA进行检测和成像。而将被该QDs纳米信标标记的HIV-1基因组RNA封装在子代病毒颗粒中,则可以用来跟踪和研究单个病毒的脱壳过程。因此,这一研究也为核酸的标记和高灵敏度成像提供了一个新的平台。
Yingxin Ma, Guobin Mao, Weiren Huang, Zhike He, Zongqiang Cui. Quantum Dot Nanobeacons for Single RNA Labeling and Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b04659
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04659
9. AFM:可3D打印的生物活性水凝胶支架用于治疗创伤性脑损伤
外伤性脑损伤以及颅内压增高是目前世界上最致命的损伤之一。通常情况下,患者必须经过两个手术,即颅骨切除和颅骨成形来降低颅内压,然后对颅骨进行修复。而传统的生物材料往往会压迫颅内组织,因此不能在颅骨切除后被直接植入。
上海交通大学医学院宋滇文博士团队和东华大学武培怡教授团队合作制备了一种可3D打印的高弹性生物活性水凝胶支架,该支架能保护脑组织并适应颅内压的变化,可以辅助营养物质的转运以及骨间充质干细胞的增殖和成骨分化。体内实验表明,该水凝胶支架能在8周内有效治疗创伤性脑损伤,并能被安全地降解。
Lingbin Che, Peiyi Wu, Dianwen Song. et al. A 3D Printable and Bioactive Hydrogel Scaffold to Treat Traumatic Brain Injury. Advanced Functional Materials. 2019
DOI: 10.1002/adfm.201904450
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201901761
10. Nature Commun.:靶向内质网的光动力/光热治疗可增强免疫原性癌细胞的死亡率
与免疫原性细胞死亡(ICD)相关的免疫原性可通过内质网(ER)应激产生的活性氧(ROS)诱发产生。浙江大学游剑教授团队提出了一种双靶向ER的策略来将光动力治疗(PDT)、光热治疗(PTT)和免疫治疗进行结合。该纳米系统由可靶向ER的pardaxin (FAL)肽修饰的、吲哚菁绿(ICG)共轭的中空金纳米球(FAL-ICG-HAuNS)和用于改善乏氧的载氧血红蛋白(Hb)脂质体(FAL-Hb lipo)组成。
与非靶向纳米系统相比,该靶向ER的纳米材料可以在近红外(NIR)光的照射下在细胞表面诱导产生ER应激和钙网蛋白(CRT)的暴露。而CRT是ICD的标记物,它可作为一种“吃我”的信号去刺激树突状细胞发挥抗原递呈的功能。因此,一系列的免疫反应会被激活,包括CD8+ T细胞的增殖和细胞毒性因子的分泌等。研究结果表明,该纳米系统可通过靶向ER 进行PDT-PTT并利用基于ROS的ER应激促进ICD相关免疫治疗,实现增强的抗肿瘤效果。
Wei Li, Jian You. et al. Targeting photodynamic and photothermal therapy
to the endoplasmic reticulum enhances immunogenic cancer cell death. Nature Communications. 2019
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11269-8
11. Adv. Sci.综述:纳米药物的免疫毒性及其临床转化
尽管人们对将纳米技术用于肿瘤诊疗领域的兴趣日益高涨,但是要实现其临床转化还有很多的挑战亟待解决。在被静脉注射后,纳米材料会与血液中的成分发生相互作用并产生一系列相关的免疫毒性反应。纳米材料的特性(如尺寸、形状或表面电荷)的微小变化都会对其体内的免疫特性产生重大影响。
都柏林圣三一学院Adriele Prina-Mello团队对用于癌症诊疗的纳米材料,如脂质体、树突状大分子、介孔二氧化硅、氧化铁、纳米金和量子点等的免疫学效应进行了综述,并对其临床前评估所缺失的内容进行了重点介绍;同时也讨论了如何通过有效的临床前评估来避免或降低材料的免疫毒性,从而有效地推动其未来的临床转化。
Gary Hannon, Adriele Prina-Mello. et al. Immunotoxicity Considerations for Next Generation Cancer Nanomedicines. Advanced Science. 2019
DOI: 10.1002/advs.201900133
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900133
12. Nano Lett.:简单的多功能纳米材料用于根除肿瘤并预防复发
上海交大周广东教授和陶可博士合作,通过简单地将连有光敏剂的聚赖氨酸两亲性大分子结合到疏水的上转化纳米颗粒上制备了一种用于光动力治疗(PDT)的纳米药物。
尽管该纳米药物的结构较为简单,但其也同时具有多种功能特性,如可大量负载光敏剂、在体内外可被细胞有效地内化、在肿瘤内有广泛的分布和对肿瘤干细胞有着强大致死性等。实验结果表明,得益于这些功能的结合,在腹腔给药(剂量5.6 mg/kg)后小鼠的肿瘤可被根除,并且40天后也未见复发。这一研究结果也为设计结构简单的多功能高效纳米药物提供了一种新的策略。
Yan Liu, Guangdong Zhou, Ke Tao. et al. A Simple, Yet Multifunctional, Nanoformulation for Eradicating Tumors and Preventing Recurrence with Safely Low Administration Dose. Nano Letters. 2019
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02053
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02053
13. AM综述:智能荧光纳米粒子的肿瘤靶向策略及其在肿瘤诊疗中的应用
荧光纳米粒子(FNPs)具有信号强度高、耐光漂白、荧光发射可调、灵敏度高、生物相容性好等优点,非常适合用于癌症诊疗领域。此外,FNPs也具有较大的表面积,易于对其修饰从而构建具有肿瘤靶向和相关的诊疗功能的多功能纳米颗粒(MFNPs)。而为了获得更好的靶向性和治疗效果,就有必要对FNPs的性质和靶向机制进行充分了解。
米尼奥大学Rui L. Reis教授、上海大学吴明红教授和王艳丽博士合作综述了近年来被人们广泛接受和应用的靶向机制,如EPR效应、主动靶向、肿瘤微环境(TME)靶向等;此外还对新发现的靶向机制即细胞膜通透性靶向(CMPT)进行了介绍,它可以将纳米材料靶向肿瘤的效率从单纯依靠EPR效应的不足5%提高到50%以上;最后对设计新的肿瘤靶向药物和其临床应用的转化前景进行了总结。
Jiuyang He, Minghong Wu, Rui L. Reis, Yanli Wang. et al. Tumor Targeting Strategies of Smart Fluorescent Nanoparticles and Their Applications in Cancer Diagnosis and Treatment. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201902409
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902409
14. AFM:可生物降解的多功能氧化石墨烯材料用于靶向癌症治疗
斯特拉斯堡大学Alberto Bianco博士团队利用趋化肽N -甲酰基-蛋氨酸-亮氨酸(fMLP)对氧化石墨烯(GO)进行功能化,fMLP可与甲酰基肽受体发生相互作用,后者会在包括宫颈癌细胞在内的不同癌细胞中表达。
实验证明了GOfMLP在靶向药物递送和杀伤癌细胞方面具有很好的效果,同时也利用拉曼光谱和透射电镜对其生物降解能力进行了评估。结果表明,GOfMLP易受髓过氧化物酶介导的作用发生降解,并且通过该降解作用诱导中性粒细胞发生脱颗粒。共聚焦成像和流式细胞实验表明,与非功能化的氧化石墨烯相比,GOfMLP能够更快地将化疗药物阿霉素递送入细胞,从而诱导更高水平的细胞凋亡。
Cristina Martín, Alberto Bianco. et al. A Biodegradable Multifunctional Graphene Oxide Platform for Targeted Cancer Therapy. Advanced Functional Materials. 2019
DOI: 10.1002/adfm.201901761
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201901761
15. ACS Nano:多功能聚多巴胺材料的合成、表面修饰及其应用
聚多巴胺(PDA)具有制备工艺简单、生物相容性好、粘附性强、易功能化、光热转换效率高、猝灭效果强等优点。并且由于PDA为合成多种多功能纳米材料提供了一种简单而通用的材料表面功能化的方法,因此越来越受到人们的重视。
中山大学曾小伟博士和南洋理工大学赵彦利教授合作综述了关于PDA的合成、聚合机理、物理化学性质和应用等方面重要研究进展,重点介绍了近年来其在用于表面改性和生物医学等领域的重要成果;最后对基于PDA的纳米平台在未来所面临的挑战和发展前景进行了理性的讨论。
Wei Cheng, Xiaowei Zeng, Yanli Zhao. et al. Versatile Polydopamine Platforms: Synthesis and Promising Applications for Surface Modification and Advanced Nanomedicine. ACS Nano. 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b04436
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04436
16. AM:利用碱基对相互作用来保持稳定的纳米胶囊用于药物递送
纳米药物递送系统的靶向和持续药物释放往往因其结构发生不可逆和不受控制的破坏而无法实现。福州大学宋继彬教授团队和美国NIH陈小元教授团队合作制备了一种仿生纳米胶囊,它是通过将聚胸腺嘧啶和光异构化聚偶氮苯(PETAzo) 进行交联并与腺嘌呤修饰的ZnS纳米颗粒(ZnS-A)通过碱基配对相连接组成的。
ZnS-A – NPs可将x射线转化为紫外光使得偶氮苯基团发生异构化,从而使得活性载荷在双层膜上发生可控扩散。此外,PETAzo和ZnS-A之间的碱基配对相互作用可以防止药物在体内循环过程中发生渗漏,这样不仅可以增强其在肿瘤中的累积,还可以使其保持稳定。研究表明,该纳米胶囊具有长时间的肿瘤保留、可远程控制的药物释放、增强的肿瘤积累和有效的抗肿瘤作用等优点,因此是一种很好的抗癌药物递送系统。
Hongzhang Deng, Jibin Song, Xiaoyuan Chen. et al. X-ray-Controlled Bilayer Permeability of Bionic Nanocapsules Stabilized by Nucleobase Pairing Interactions for Pulsatile Drug Delivery. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201903443
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903443
17. Adv. Sci.:通过调节炎症前微环境和肠道微生物群来治疗炎症性肠病
全球炎症性肠病(IBD)的发病率和患病率正逐年上升,因此迫切需要有效和安全的IBD治疗策略来对其进行控制。中国人民解放军第三军医大学张建祥教授和澳门大学王瑞兵博士合作开发了一种含有预分解膜联蛋白A1模拟肽 Ac2-26的纳米颗粒AON,它可以通过响应在病变部位高表达的活性氧(ROS)来释放Ac2-26。并且AON能有效保护Ac2-26在胃肠道内富含酶的环境中不被降解。
实验在利用AON对炎症性肠病小鼠的结肠进行治疗时发现,炎症部位的ROS水平升高时,AON会位点特异性地释放Ac2-26。因此,AON治疗能有效降低促炎介质的表达,减弱炎症细胞的转运和渗透,促进对凋亡中性粒细胞的胞葬作用并提高巨噬细胞的表型转换效率。结果表明,AON可减轻炎症症状,加速肠粘膜伤口愈合,同时也能重组肠道的微生物种群并增加短链脂肪酸的产生,且小鼠在口服这种纳米药物后也表现出良好的生物安全性。
Chenwen Li, Ruibing Wang, Jianxiang Zhang. et al. A Proresolving Peptide Nanotherapy for Site-Specific Treatment of Inflammatory Bowel Disease by Regulating Proinflammatory Microenvironment and Gut Microbiota. Advanced Science. 2019
DOI: 10.1002/advs.201900610
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900610
18. ACS Nano:核壳纳米结构用于对亲水性货物的刺激响应型递送
传统的用于递送亲水材料的系统在实际应用中面临着许多挑战,例如较差的保留能力、缺乏刺激响应性和较低的生物利用度等。康奈尔大学Alireza Abbaspourrad团队提出了一种适用于递送亲水性货物的封装策略,即构造具有优异稳定性和多功能的水核-椰壳纳米结构。
实验以花青素为亲水性材料模型,证明了这些纳米胶囊具有很高的包封效率、载药量、对环境应力的耐受性、生物相容性和被细胞吸收的能力。此外,这种由共价键和静电作用共同驱动形成的纳米胶囊也具有对pH和氧化还原这两种刺激进行响应的能力。
Chen Tan, Alireza Abbaspourrad. et al. A Robust Aqueous Core−Shell−Shell Coconut-like Nanostructure for Stimuli-Responsive Delivery of Hydrophilic Cargo. ACS Nano. 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b03049
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03049
19. AM:用于生物传感和生物医学应用的DNA水凝胶和微凝胶
DNA水凝胶具有DNA功能基序的独特性质,如特异性分子识别、可编程和高精度组装、多功能和良好的生物相容性等,在诸多领域尤其是生物传感和生物医学等方面体现出很好的应用价值。而智能DNA水凝胶可以通过改变其膨胀体积、交联密度和光学或机械性能等来对外界刺激作出响应,这也大大促进了基于DNA水凝胶的体外生物传感系统的发展。
当将DNA水凝胶的尺寸缩小到微米或纳米级时,其响应性和递送能力往往会更好,从而满足快速检测、体内实时传感和药物递送等应用的需要。南开大学郭玮炜教授团队综述了近年来对用于生物传感和生物医学领域的智能DNA水凝胶和DNA微凝胶的研究进展,并对其面临的挑战和未来的发展前景进行了展望。
Fengyun Li, Weiwei Guo. et al. DNA Hydrogels and Microgels for Biosensing and Biomedical Applications. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201806538
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806538
20. AFM:尺寸可变的纳米团簇用于磁共振成像指导的光热治疗
基于蛋白质的诊疗试剂 (PBTA)在癌症的诊疗方面具有优越的性能,但是其在体内的应用也会受到不良的积累、渗透和选择性等因素的限制。中国医科大学孙敏捷博士团队制备了一种对ATP超敏感的蛋白簇,用于增强PBTA的递送和实现磁共振成像(MRI)指导的肿瘤光热治疗。
实验将尺寸为9nm,共负载有Gd3+和CuS的牛血清白蛋白纳米颗粒(GdCuB)为模型,将其封装进电荷可变的聚合阳离子(DEP)中形成了120 nm的DEP/ GdCuB纳米团簇。实验表明,DEP/GdCuB具有较长的血液循环半衰期,因此其在肿瘤中的积累效果较好。当其到达肿瘤部位后,细胞外的腺苷三磷酸(ATP)可以有效地触发GdCuB的释放,实现其向肿瘤的深处渗透并激活T1加权的磁共振成像指导的肿瘤光热治疗。
Zhanwei Zhou, Minjie Sun. et al. Size Switchable Nanoclusters Fueled by Extracellular ATP for Promoting Deep Penetration and MRI-Guided Tumor
Photothermal Therapy. Advanced Functional Materials. 2019
DOI: 10.1002/adfm.201904144
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201904144
21. Nano Lett.:碳纳米管诱导的肺纤维化与基质硬度相关
大多数的活体组织都具有特定的硬度,并且对细胞行为有着重要深远的影响。而这种硬度是如何影响细胞对纳米材料的反应这一问题目前还尚未阐明。北德州大学杨勇教授团队研究了基质硬度这一因素对多壁碳纳米管(MWCNTs)诱导正常人肺成纤维细胞(NHLFs)发生成纤维反应的影响。
实验在与人类正常肺组织和纤维化肺组织具有相当硬度的聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶上培养NHLFs,并利用MWCNTs做不同时长的处理。结果观察到NHLFs的成纤维反应,包括细胞增殖、活性氧的产生和胶原I的表达等都会受到基质硬度的影响。具体来说,NHLFs在软凝胶上时会需要较长的处理时间才能表现出纤维化反应;而在硬水凝胶上通过短时间的MWCNTs处理就足以诱导纤维化反应。机制研究表明,MWCNTs可通过促进局灶性粘附激酶(FAK)的表达和磷酸化来诱导NHLFs的纤维化形成,并且当在硬凝胶上时还通过可以减弱细胞内的张力以增加细胞对MWCNTs的摄取,从而提高纤维化反应。这一研究表明增加基质刚度可以加速纤维化的形成,也为合理设计用于纳米毒理学研究的体外模型提供了新的依据。
Kai Wang, Yong Yang. et al. Substrate Stiffness-Dependent Carbon Nanotube-Induced Lung Fibrogenesis. Nano Letters. 2019
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01943