材料人推出生物材料成果匯編(月刊),生物報(bào)道近期生物材料相關(guān)重大成果。材料成果
1. Adv. Mater.:緩解谷氨酸誘導(dǎo)的最新興奮性毒性,生物可降解球體保護(hù)創(chuàng)傷性脊髓損傷
近日,研究南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院Fan Jin、精選殷國(guó)勇和芬蘭赫爾辛基大學(xué)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(shí)可以保護(hù)外傷性脊髓。通過微流體技術(shù)將AcDX配制成微球體(直徑≈7.2μm),研究鞘內(nèi)注射AcDX微球可有效減少損傷脊髓的精選創(chuàng)傷性損傷體積和炎癥反應(yīng),保護(hù)脊髓神經(jīng)元免于凋亡,生物最終恢復(fù)損傷大鼠的材料成果運(yùn)動(dòng)功能。AcDX微球體的最新神經(jīng)保護(hù)特征是通過隔離腦脊液中的谷氨酸鹽和鈣離子實(shí)現(xiàn)的。谷氨酸和鈣離子的研究清除減少了鈣離子流入神經(jīng)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(dá),并增強(qiáng)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)??傮w而言,AcDX微球通過緩解谷氨酸誘導(dǎo)的興奮性毒性保護(hù)創(chuàng)傷性脊髓損傷。這項(xiàng)研究為應(yīng)用神經(jīng)保護(hù)性AcDX治療嚴(yán)重神經(jīng)疾病開辟了新途徑。
文獻(xiàn)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(shù)區(qū)分靶向器官與高性能NIR-II生物綴合物
第二個(gè)近紅外(NIR-II)區(qū)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(tuán)或廣角成像裝置,限制了信號(hào)背景比和成像穿透深度。近日,美國(guó)斯坦福大學(xué)戴宏杰院士、Aaron J. Hsueh和南方科技大學(xué)梁永曄教授(共同通訊作者)等人新開發(fā)的高性能NIR-II生物綴合物可以高質(zhì)量地對(duì)活體內(nèi)特定器官進(jìn)行有針對(duì)性的成像。結(jié)合自制的NIR-II共焦設(shè)置,無需物理切片或清除處理,增強(qiáng)成像技術(shù)可實(shí)現(xiàn)900μm深的3D器官成像。在傳統(tǒng)可見NIR-I范圍外,研究為復(fù)雜生物系統(tǒng)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(shù)的成像多樣性和分子成像能力。
文獻(xiàn)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(diǎn)快速準(zhǔn)確地顯示淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移
向區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是癌癥進(jìn)展的重要預(yù)后指標(biāo),能夠快速準(zhǔn)確診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相當(dāng)重要。2018年2月15日,上海交通大學(xué)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(diǎn),用于體內(nèi)NIR / PA / MR成像和光動(dòng)力治療。共焦顯微鏡分析和流式細(xì)胞術(shù)表明,具有葉酸受體表達(dá)的肺粘膜上皮細(xì)胞癌NCI-H292對(duì)葉酸官能聚合物點(diǎn)呈陽(yáng)性。體內(nèi)和體外NIR成像結(jié)果證實(shí),聚合物點(diǎn)在注射后1小時(shí)能夠有效區(qū)分轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)和正常淋巴結(jié),在實(shí)時(shí)成像手術(shù)中有潛在的應(yīng)用前景。此外,體內(nèi)MR和PA成像證實(shí)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中聚合物點(diǎn)的MR和PA信號(hào)增強(qiáng)。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(nèi)腫瘤側(cè)的淋巴結(jié)腫大。這項(xiàng)研究提供了一個(gè)獨(dú)特的方法,使用多功能聚合物點(diǎn)快速和精確地診斷體內(nèi)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。
文獻(xiàn)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(tuán)簇,用于磁共振成像和光動(dòng)力治療
大規(guī)模生產(chǎn)納米治療藥物的能力對(duì)于臨床轉(zhuǎn)譯至關(guān)重要。然而,大多數(shù)基于納米顆粒的治療劑合成過程復(fù)雜、穩(wěn)定性低且成本高。2018年2月15日,賓夕法尼亞大學(xué)生物工程系A(chǔ)ndrew Tsourkas和程志亮博士(共同通訊作者)等人利用一種簡(jiǎn)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(dòng)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(tuán)簇,不需要使用任何額外的載體材料。這些納米團(tuán)簇具有高PpIX負(fù)載效率,承載能力高,穩(wěn)定性好,適合大規(guī)模的生產(chǎn),在臨床轉(zhuǎn)譯的納米治療藥物中有極大的應(yīng)用前景。
文獻(xiàn)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(zhì)輸送的納米尺寸Zr-MOFs
在可調(diào)節(jié)粒徑的原始微孔金屬有機(jī)骨架(MOF)中引入大孔,可開發(fā)它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)遞送膜不可滲透蛋白質(zhì)的潛在應(yīng)用。2018年2月14日,華東理工大學(xué)顧金樓教授和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院梁阿娟(共同通訊作者)等人開發(fā)了一元羧酸(MA)和有機(jī)堿調(diào)制策略來合成分級(jí)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(diào)節(jié)結(jié)晶成核粒度方面起關(guān)鍵作用。與微孔UiO-66相比,細(xì)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(xì)胞中。這些突出的優(yōu)點(diǎn)使目前的mesoMOFs不僅能展現(xiàn)Cyt c的高效包裹,而且還促進(jìn)蛋白質(zhì)進(jìn)入胞質(zhì)溶膠和隨后的內(nèi)體逃逸。鑒于卓越的化學(xué)穩(wěn)定性、等級(jí)多孔結(jié)構(gòu)以及可調(diào)節(jié)的粒徑,mesoUiO-66納米粒子可能為各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了一個(gè)有前途的平臺(tái)。
文獻(xiàn)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(qiáng)度聚焦超聲輔助腫瘤成像和治療
2018年2月8日,重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科任建麗(通訊作者)等人為低強(qiáng)度聚焦超聲(LIFU)輔助腫瘤超聲分子成像和精確治療,研發(fā)了新型腫瘤歸巢穿透肽功能化藥物負(fù)載相變納米顆粒(tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs)。納米級(jí)粒徑的tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs可通過腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞間隙。通過靶向和穿透效率的tLyP-1肽誘導(dǎo),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(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。在LIFU的協(xié)助下,tLyP-1-10-HCPT-PFP納米顆粒可以相變成微泡,并增強(qiáng)腫瘤超聲分子成像對(duì)腫瘤的診斷。此外,在LIFU進(jìn)一步照射后,聲波液滴汽化在細(xì)胞內(nèi)引發(fā)“爆炸效應(yīng)”,超聲靶向微泡破壞和10-HCPT的釋放可實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)協(xié)同抗腫瘤治療。
文獻(xiàn)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(xì)胞膜幾何依賴性的變化直接引發(fā)干細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)
細(xì)胞的大小和形狀會(huì)影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、存活和分化等行為活動(dòng),因此構(gòu)建細(xì)胞幾何可作為細(xì)胞生理學(xué)的基本調(diào)節(jié)器。細(xì)胞骨架,特別是肌動(dòng)球蛋白張力的相關(guān)效應(yīng)已經(jīng)有過報(bào)道。但是將細(xì)胞幾何形狀的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞行為變化的確切生物物理學(xué)機(jī)制仍未得到解決。使用各種創(chuàng)新材料技術(shù),英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所Molly M. Stevens和Silvia Goldoni(共同通訊作者)等人證實(shí)通過細(xì)胞幾何學(xué)以配體非依賴性的方式,可調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)和脂質(zhì)組裝。研究結(jié)果對(duì)再生醫(yī)學(xué)和組織工程應(yīng)用具有廣泛的意義。
文獻(xiàn)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(duì)RNAi治療的模塊化平臺(tái)
利用單克隆抗體(mAbs),在開發(fā)siRNA靶向遞送載體方面取得了重大進(jìn)展,但其臨床轉(zhuǎn)譯尚未發(fā)生。部分原因是大量的開發(fā)和生產(chǎn)要求,以及依賴于化學(xué)共軛技術(shù)的批次間變化性較高。近日,以色列特拉維夫大學(xué)Dan Peer(通訊作者)等人提出了一個(gè)自組裝的模塊化平臺(tái),可以構(gòu)建理論上無限制的siRNA靶向載體。該平臺(tái)的自組裝基于膜錨定蛋白,該脂蛋白結(jié)合到負(fù)載siRNA的脂質(zhì)納米粒子中。研究表明,通過體內(nèi)不同白細(xì)胞亞群,八個(gè)不同單克隆抗體的簡(jiǎn)單開關(guān)可重定向siRNA的特定攝取。這個(gè)模塊化的交付平臺(tái)代表了精密醫(yī)學(xué)發(fā)展的一個(gè)里程碑。
文獻(xiàn)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(yīng)快速消除,納米膠囊的近紅外觸發(fā)分解
2018年2月6日,復(fù)旦大學(xué)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(dǎo)的可分解聚合物納米膠囊?;谂嫉焦倌芑酆衔锖蜕?下轉(zhuǎn)換納米顆粒(U / DCNPs)的逐層共組裝,制造了納米膠囊。當(dāng)納米膠囊暴露于980nm光時(shí),由U / DCNP發(fā)射的紫外/可見光子可觸發(fā)框架中偶氮苯基團(tuán)的光異構(gòu)化。納米膠囊可以從大尺寸分解成小的U / DCNP。由于其優(yōu)化的原始尺寸(約180nm),納米膠囊可有效避免生物屏障,提供長(zhǎng)時(shí)間的血液循環(huán)(半衰期約5小時(shí)),并實(shí)現(xiàn)4倍的腫瘤積累。它可以在1小時(shí)內(nèi)快速?gòu)哪[瘤中消除,并且在近紅外觸發(fā)下釋放裝載藥物用于化學(xué)療法。
文獻(xiàn)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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