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(chuàng)傷性脊髓損傷
近日，研究南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)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(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，保護脊髓神經(jīng)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(jīng)保護特征是通過隔離腦脊液中的谷氨酸鹽和鈣離子實現(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，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(chuàng)傷性脊髓損傷。這項研究為應用神經(jīng)保護性AcDX治療嚴重神經(jīng)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(shù)區(qū)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(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(fā)的高性能NIR-II生物綴合物可以高質(zhì)量地對活體內(nèi)特定器官進行有針對性的成像。結(jié)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(shù)可實現(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(jié)轉(zhuǎn)移
向區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是癌癥進展的重要預后指標，能夠快速準確診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)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(nèi)NIR / PA / MR成像和光動力治療。共焦顯微鏡分析和流式細胞術(shù)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(nèi)和體外NIR成像結(jié)果證實，聚合物點在注射后1小時能夠有效區(qū)分轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)和正常淋巴結(jié)，在實時成像手術(shù)中有潛在的應用前景。此外，體內(nèi)MR和PA成像證實轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)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(nèi)腫瘤側(cè)的淋巴結(jié)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(nèi)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)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(guī)模生產(chǎn)納米治療藥物的能力對于臨床轉(zhuǎn)譯至關重要。然而，大多數(shù)基于納米顆粒的治療劑合成過程復雜、穩(wěn)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(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(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骨架（MOF）中引入大孔，可開發(fā)它們在細胞內(nèi)遞送膜不可滲透蛋白質(zhì)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(yī)學院梁阿娟（共同通訊作者）等人開發(fā)了一元羧酸（MA）和有機堿調(diào)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(diào)節(jié)結(jié)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(yōu)點使目前的mesoMOFs不僅能展現(xiàn)Cyt c的高效包裹，而且還促進蛋白質(zhì)進入胞質(zhì)溶膠和隨后的內(nèi)體逃逸。鑒于卓越的化學穩(wěn)定性、等級多孔結(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(yī)科大學附屬第二醫(yī)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(fā)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(nèi)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(zhì)和細胞膜進入細胞質(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(nèi)引發(fā)“爆炸效應”，超聲靶向微泡破壞和10-HCPT的釋放可實現(xiàn)物理化學協(xié)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(fā)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(gòu)建細胞幾何可作為細胞生理學的基本調(diào)節(jié)器。細胞骨架，特別是肌動球蛋白張力的相關效應已經(jīng)有過報道。但是將細胞幾何形狀的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎袨樽兓拇_切生物物理學機制仍未得到解決。使用各種創(chuàng)新材料技術(shù)，英國倫敦帝國理工學院生物醫(yī)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(diào)節(jié)細胞質(zhì)膜內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)和脂質(zhì)組裝。研究結(jié)果對再生醫(yī)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(fā)siRNA靶向遞送載體方面取得了重大進展，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(gòu)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(jié)合到負載siRNA的脂質(zhì)納米粒子中。研究表明，通過體內(nèi)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(yī)學發(fā)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(fā)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(zhuǎn)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(fā)射的紫外/可見光子可觸發(fā)框架中偶氮苯基團的光異構(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，提供長時間的血液循環(huán)（半衰期約5小時），并實現(xiàn)4倍的腫瘤積累。它可以在1小時內(nèi)快速從腫瘤中消除，并且在近紅外觸發(fā)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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