活体原来的地点自己创设建新型生物皮米材质斟酌进展

组装纳米材料的独特结构和生物学效应使其在生物医学领域的应用受到了广泛关注和认可。纳米材料在复杂生命体中的传递过程中会遇到不同的生物界面,使得本质上处于动态平衡的组装纳米材料的结构和性质发生改变。为了实现组装纳米材料可靠而精准的生物医学应用,科学家们通常着力于超高稳定的组装纳米材料的制备;同时,也可以利用生物界面去调控纳米材料的组装,使纳米材料变得更加“智能”。

组装纳米材料的独特结构和生物学效应使其在生物医学领域的应用受到了广泛关注和认可。纳米材料在复杂生命体中的传递过程中会遇到不同的生物界面,使得本质上处于动态平衡的组装纳米材料的结构和性质发生改变。为了实现组装纳米材料可靠而精准的生物医学应用,科学家们通常着力于超高稳定的组装纳米材料的制备;同时,也可以利用生物界面去调控纳米材料的组装,使纳米材料变得更加“智能”。

分子组装是自然界生命体形成的主要方式。近年来,人们开发了系列寡肽分子作为组装基元,构筑了多种功能纳米结构体系,并将其应用于基因转染、组织工程及肿瘤治疗。其中,作为阿兹海默症的β-淀粉样多肽纤维的主要识别序列,二苯丙氨酸(由两个苯丙氨酸分子缩合得到的芳香性线性二肽)由于结构简单、组装性能优异引起广泛关注。

基于调控组装的理念,中国科学院国家纳米科学中心王浩课题组致力于发展活体原位自组装新型生物纳米材料,近年来取得了一系列进展。他们开发了一系列多肽类和荧光分子类的组装模块,利用特殊的组装发光分子模块进行活体组装调控的“观察”。辅以电子显微镜,对组装纳米颗粒调控形成纤维进行了系统研究,发现氢键是转化的内驱力,通过亲疏水平衡、给受体相互作用可以调控组装。他们利用体内酸碱度,在特定肿瘤部位实现组装调控构筑药物递送“主体”,并高效低毒地完成“两步法”给药(Adv.
Mater.
2017, 29,
1605869)。同时,他们通过活体模板调控,将纳米颗粒转化纤维并构筑“人工细胞外基质”。人工构筑的细胞外基质形成肿瘤转移的屏障,从而实现了抑制肿瘤浸润和转移
(ACS Nano, 2017, 11,
4086–4096)。由于多肽组装调控方面系统而有特色的工作,他们受邀撰写了综述(Adv.
Mater.
2018, 30, 1703444)。

基于调控组装的理念,中国科学院国家纳米科学中心王浩课题组致力于发展活体原位自组装新型生物纳米材料,近年来取得了一系列进展。他们开发了一系列多肽类和荧光分子类的组装模块,利用特殊的组装发光分子模块进行活体组装调控的“观察”。辅以电子显微镜,对组装纳米颗粒调控形成纤维进行了系统研究,发现氢键是转化的内驱力,通过亲疏水平衡、给受体相互作用可以调控组装。他们利用体内酸碱度,在特定肿瘤部位实现组装调控构筑药物递送“主体”,并高效低毒地完成“两步法”给药(Adv.Mater.2017,29,1605869)。同时,他们通过活体模板调控,将纳米颗粒转化纤维并构筑“人工细胞外基质”。人工构筑的细胞外基质形成肿瘤转移的屏障,从而实现了抑制肿瘤浸润和转移(ACS
Nano,2017,11,4086–4096)。由于多肽组装调控方面系统而有特色的工作,他们受邀撰写了综述(Adv.Mater.2018,30,1703444)。

在国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院的支持下,中科院化学研究所胶体、界面与化学热力学院重点实验室李峻柏课题组长期致力于二苯丙氨酸的分子可控组装与功能化研究。多年来,他们在二苯丙氨酸基有机凝胶(Chem.
Mater.
2008, 20, 1522-1526; Chem. Eur. J. 2015, 21,
9461-9467)、光功能材料与器件(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50,
11186-11191; Adv. Mater. 2011, 23, 2796-2801; ACS Nano 2015, 9,
2689-2695)、响应性药物载体(Adv. Mater. 2010, 22, 1283-1287; Adv.
Funct. Mater.
2015, 25, 1193-1204),以及组织工程支架(Chem. Eur. J.
2011, 17, 4238-4245)等方面取得了系列进展。

最近,国家纳米中心研究员王浩、王磊和东北师范大学教授张景萍通过调控多肽聚合物与阿尔兹海默相关的Aβ淀粉样蛋白的组装,使Aβ进入细胞内部。并同时通过激活细胞自噬,利用细胞自身降解Aβ,降低了Aβ的神经毒性,提高了阿尔兹海默症老鼠的记忆力。相关研究成果被《自然-通讯》(Nature
Communications
, 2018,
DOI:10.1038/s41467-018-04255-z)接收;该工作已申请中国发明专利(专利申请号:CN2017028528.X)。该工作由罗强、林耀新和杨培培共同完成,罗强负责材料的制备,林耀新负责生物实验,杨培培负责材料的性质测试。

最近,国家纳米中心研究员王浩、王磊和东北师范大学教授张景萍通过调控多肽聚合物与阿尔兹海默相关的Aβ淀粉样蛋白的组装,使Aβ进入细胞内部。并同时通过激活细胞自噬,利用细胞自身降解Aβ,降低了Aβ的神经毒性,提高了阿尔兹海默症老鼠的记忆力。相关研究成果被《自然-通讯》(Nature
Communications,2018,DOI:10.1038/s41467-018-04255-z)接收;该工作已申请中国发明专利(专利申请号:CN2017028528.X)。该工作由罗强、林耀新和杨培培共同完成,罗强负责材料的制备,林耀新负责生物实验,杨培培负责材料的性质测试。

二苯丙氨酸分子可以通过π-π堆积、氢键、静电、范德华力等非共价相互作用,在多种有机溶剂中形成凝胶。传统上,改变凝胶体系的内在因素(如pH、离子强度或溶剂)或外部环境等可触发凝胶-晶体转变。最近,课题组研究人员通过低温液氮冷冻/解冻多次循环处理,发现二苯丙氨酸有机凝胶中的纳米纤维能转变为高度有序的晶体结构,并导致体系手性信号及荧光发射增强。此方法为利用相转变机理,调控单组分的超分子组装机制提供了新途径。相关研究成果近期发表在《德国应用化学》(Angew.
Chem. Int. Ed.
2017, 56, 2660-2663)上。

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