材料人推出生物材料成果匯編（月刊），生物報道近期生物材料相關重大成果。材料成果
1. Adv. Mater.:緩解谷氨酸誘導的最新興奮性毒性，生物可降解球體保護創傷性脊髓損傷
近日，研究南京醫科大學第一附屬醫院Fan Jin、精選殷國勇和芬蘭赫爾辛基大學Hélder A. Santos（共同通訊作者）等人積極探索治療脊髓損傷的生物新療法，通過修飾葡聚糖的材料成果鄰位二醇，獲得的最新生物可降解聚合物縮醛化葡聚糖（AcDX）被證實可以保護外傷性脊髓。通過微流體技術將AcDX配制成微球體（直徑≈7.2μm），研究鞘內注射AcDX微球可有效減少損傷脊髓的精選創傷性損傷體積和炎癥反應，保護脊髓神經元免于凋亡，生物最終恢復損傷大鼠的材料成果運動功能。AcDX微球體的最新神經保護特征是通過隔離腦脊液中的谷氨酸鹽和鈣離子實現的。谷氨酸和鈣離子的研究清除減少了鈣離子流入神經元，并抑制活性氧的精選形成。因此，AcDX微球減弱了促凋亡蛋白、鈣蛋白酶和Bax的表達，并增強抗凋亡蛋白Bcl-2的表達。總體而言，AcDX微球通過緩解谷氨酸誘導的興奮性毒性保護創傷性脊髓損傷。這項研究為應用神經保護性AcDX治療嚴重神經疾病開辟了新途徑。
文獻鏈接：Biodegradable Spheres Protect Traumatically Injured Spinal Cord by Alleviating the Glutamate-Induced Excitotoxicity （Adv. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adma.201706032）
2. Adv. Mater.:通過3D NIR-II分子成像技術區分靶向器官與高性能NIR-II生物綴合物
第二個近紅外（NIR-II）區域（1000-1700 nm）的散射大大減少，為生物成像研究開辟了許多新途徑。但NIR-II熒光成像主要通過使用非定向熒光團或廣角成像裝置，限制了信號背景比和成像穿透深度。近日，美國斯坦福大學戴宏杰院士、Aaron J. Hsueh和南方科技大學梁永曄教授（共同通訊作者）等人新開發的高性能NIR-II生物綴合物可以高質量地對活體內特定器官進行有針對性的成像。結合自制的NIR-II共焦設置，無需物理切片或清除處理，增強成像技術可實現900μm深的3D器官成像。在傳統可見NIR-I范圍外，研究為復雜生物系統開辟了更多且更深的非重疊分子成像通道，增加了基于熒光技術的成像多樣性和分子成像能力。
文獻鏈接：3D NIR-II Molecular Imaging Distinguishes Targeted Organs with High-Performance NIR-II Bioconjugates（Adv. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adma.201705799）
3. Adv. Funct. Mater.:用多功能近紅外聚合物點快速準確地顯示淋巴結轉移
向區域淋巴結轉移是癌癥進展的重要預后指標，能夠快速準確診斷淋巴結轉移相當重要。2018年2月15日，上海交通大學熊麗琴（通訊作者）等人通過一鍋再沉淀法制備熒光聚合物點，用于體內NIR / PA / MR成像和光動力治療。共焦顯微鏡分析和流式細胞術表明，具有葉酸受體表達的肺粘膜上皮細胞癌NCI-H292對葉酸官能聚合物點呈陽性。體內和體外NIR成像結果證實，聚合物點在注射后1小時能夠有效區分轉移淋巴結和正常淋巴結，在實時成像手術中有潛在的應用前景。此外，體內MR和PA成像證實轉移淋巴結中聚合物點的MR和PA信號增強。與NIR成像相比，MR和PA成像顯示高分辨率，并且觀察到小鼠體內腫瘤側的淋巴結腫大。這項研究提供了一個獨特的方法，使用多功能聚合物點快速和精確地診斷體內淋巴結轉移。
文獻鏈接：Fast and Accurate Imaging of Lymph Node Metastasis with Multifunctional Near-Infrared Polymer Dots（Adv. Funct. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adfm.201707174）
4. Adv. Funct. Mater.:PpIX包覆的SPION納米團簇，用于磁共振成像和光動力治療
大規模生產納米治療藥物的能力對于臨床轉譯至關重要。然而，大多數基于納米顆粒的治療劑合成過程復雜、穩定性低且成本高。2018年2月15日，賓夕法尼亞大學生物工程系Andrew Tsourkas和程志亮博士（共同通訊作者）等人利用一種簡單的方法制備多功能納米粒子，既可以作為磁共振成像的造影劑，又可以作為治療癌癥的光動力治療的光敏劑。具體而言，用光敏劑原卟啉IX（PpIX）溶解超順磁性氧化鐵納米顆粒（SPION）的小納米團簇，不需要使用任何額外的載體材料。這些納米團簇具有高PpIX負載效率，承載能力高，穩定性好，適合大規模的生產，在臨床轉譯的納米治療藥物中有極大的應用前景。
文獻鏈接：Protoporphyrin IX (PpIX)-Coated Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticle (SPION) Nanoclusters for Magnetic Resonance Imaging and Photodynamic Therapy（Adv. Funct. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adfm.201707030）
5.Adv. Funct. Mater.: 用于蛋白質輸送的納米尺寸Zr-MOFs
在可調節粒徑的原始微孔金屬有機骨架（MOF）中引入大孔，可開發它們在細胞內遞送膜不可滲透蛋白質的潛在應用。2018年2月14日，華東理工大學顧金樓教授和上海交通大學醫學院梁阿娟（共同通訊作者）等人開發了一元羧酸（MA）和有機堿調制策略來合成分級多孔UiO-66納米顆粒。使用十二烷酸的MA來控制孔徑，而三甲胺（TEA）在調節結晶成核粒度方面起關鍵作用。與微孔UiO-66相比，細胞色素c模型蛋白（Cyt c）可以有效地裝載到介孔MOFs（mesoMOFs）中。具有90nm粒徑的mesoMOFs可以以最高效率被胞吞入活細胞中。這些突出的優點使目前的mesoMOFs不僅能展現Cyt c的高效包裹，而且還促進蛋白質進入胞質溶膠和隨后的內體逃逸。鑒于卓越的化學穩定性、等級多孔結構以及可調節的粒徑，mesoUiO-66納米粒子可能為各種生物醫學應用提供了一個有前途的平臺。
文獻鏈接：Nanoscale Zr-Based MOFs with Tailorable Size and Introduced Mesopore for Protein Delivery（Adv. Funct. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adfm.201707356）
6. Nano Lett.:肽功能化相變納米粒子的低強度聚焦超聲輔助腫瘤成像和治療
2018年2月8日，重慶醫科大學附屬第二醫院超聲科任建麗（通訊作者）等人為低強度聚焦超聲（LIFU）輔助腫瘤超聲分子成像和精確治療，研發了新型腫瘤歸巢穿透肽功能化藥物負載相變納米顆粒（tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs）。納米級粒徑的tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs可通過腫瘤血管內皮細胞間隙。通過靶向和穿透效率的tLyP-1肽誘導，tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs可以增加腫瘤的積聚，深入血管外腫瘤組織，穿透細胞外基質和細胞膜進入細胞質。在LIFU的協助下，tLyP-1-10-HCPT-PFP納米顆粒可以相變成微泡，并增強腫瘤超聲分子成像對腫瘤的診斷。此外，在LIFU進一步照射后，聲波液滴汽化在細胞內引發“爆炸效應”，超聲靶向微泡破壞和10-HCPT的釋放可實現物理化學協同抗腫瘤治療。
文獻鏈接：Peptide-Functionalized Phase-Transformation Nanoparticles for Low Intensity Focused Ultrasound-Assisted Tumor Imaging and Therapy（Nano Lett.，2018，DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b05087）
7. Nat. Mater.:細胞膜幾何依賴性的變化直接引發干細胞信號傳導
細胞的大小和形狀會影響細胞的生長、存活和分化等行為活動，因此構建細胞幾何可作為細胞生理學的基本調節器。細胞骨架，特別是肌動球蛋白張力的相關效應已經有過報道。但是將細胞幾何形狀的變化轉變為細胞行為變化的確切生物物理學機制仍未得到解決。使用各種創新材料技術，英國倫敦帝國理工學院生物醫學工程研究所Molly M. Stevens和Silvia Goldoni（共同通訊作者）等人證實通過細胞幾何學以配體非依賴性的方式，可調節細胞質膜內的納米結構和脂質組裝。研究結果對再生醫學和組織工程應用具有廣泛的意義。
文獻鏈接：Cell-geometry-dependent changes in plasma membrane order direct stem cell signalling and fate（Nat. Mater.，2018，doi:10.1038/s41563-017-0014-0）
8. Nat. Nanotech.：針對RNAi治療的模塊化平臺
利用單克隆抗體（mAbs），在開發siRNA靶向遞送載體方面取得了重大進展，但其臨床轉譯尚未發生。部分原因是大量的開發和生產要求，以及依賴于化學共軛技術的批次間變化性較高。近日，以色列特拉維夫大學Dan Peer（通訊作者）等人提出了一個自組裝的模塊化平臺，可以構建理論上無限制的siRNA靶向載體。該平臺的自組裝基于膜錨定蛋白，該脂蛋白結合到負載siRNA的脂質納米粒子中。研究表明，通過體內不同白細胞亞群，八個不同單克隆抗體的簡單開關可重定向siRNA的特定攝取。這個模塊化的交付平臺代表了精密醫學發展的一個里程碑。
文獻鏈接：A modular platform for targeted RNAi therapeutics（Nat. Nanotech.，2018，doi:10.1038/s41565-017-0043-5）
9. Angew. Chem. Int. Ed.：高腫瘤積累和刺激響應快速消除，納米膠囊的近紅外觸發分解
2018年2月6日，復旦大學趙東元院士和李曉敏博士（共同通訊作者）展示了近紅外（NIR）誘導的可分解聚合物納米膠囊。基于偶氮苯官能化聚合物和上/下轉換納米顆粒（U / DCNPs）的逐層共組裝，制造了納米膠囊。當納米膠囊暴露于980nm光時，由U / DCNP發射的紫外/可見光子可觸發框架中偶氮苯基團的光異構化。納米膠囊可以從大尺寸分解成小的U / DCNP。由于其優化的原始尺寸（約180nm），納米膠囊可有效避免生物屏障，提供長時間的血液循環（半衰期約5小時），并實現4倍的腫瘤積累。它可以在1小時內快速從腫瘤中消除，并且在近紅外觸發下釋放裝載藥物用于化學療法。
文獻鏈接：Near-Infrared Triggered Decomposition of Nanocapsules with High Tumor Accumulation and Stimuli Responsive Fast Elimination（Angew. Chem. Int. Ed.，2018，DOI: 10.1002/anie.201711354）
本文由材料人編輯部生物材料組Meadow供稿，材料牛整理編輯。
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