國家納米中心“智能”生物納米材料研究取得進展

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樓主 2021-06-12 10:29:04
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  組裝納米材料的獨特結構和生物學效應使其在生物醫學領域的應用受到了廣泛關注和認可。納米材料在復雜生命體中的傳遞過程中會遇到不同的生物界面,使得本質上處于動態平衡的組裝納米材料的結構和性質發生改變。為了實現組裝納米材料可靠而精準的生物醫學應用,科學家們通常著力于超高穩定的組裝納米材料的制備;同時,也可以利用生物界面去調控納米材料的組裝,使納米材料變得更加“智能”。

  基于調控組裝的理念,中國科學院國家納米科學中心王浩課題組致力于發展活體原位自組裝新型生物納米材料,近年來取得了一系列進展。他們開發了一系列多肽類和熒光分子類的組裝模塊,利用特殊的組裝發光分子模塊進行活體組裝調控的“觀察”。輔以電子顯微鏡,對組裝納米顆粒調控形成纖維進行了系統研究,發現氫鍵是轉化的內驅力,通過親疏水平衡、給受體相互作用可以調控組裝。他們利用體內酸堿度,在特定腫瘤部位實現組裝調控構筑藥物遞送“主體”,并高效低毒地完成“兩步法”給藥(Adv. Mater.?2017, 29, 1605869)。同時,他們通過活體模板調控,將納米顆粒轉化纖維并構筑“人工細胞外基質”。人工構筑的細胞外基質形成腫瘤轉移的屏障,從而實現了抑制腫瘤浸潤和轉移?(ACS Nano, 2017, 11, 4086–4096)。由于多肽組裝調控方面系統而有特色的工作,他們受邀撰寫了綜述(Adv. Mater.?2018, 30, 1703444)。

  最近,國家納米中心研究員王浩、王磊和東北師范大學教授張景萍通過調控多肽聚合物與阿爾茲海默相關的Aβ淀粉樣蛋白的組裝,使Aβ進入細胞內部。并同時通過激活細胞自噬,利用細胞自身降解Aβ,降低了Aβ的神經毒性,提高了阿爾茲海默癥老鼠的記憶力。相關研究成果被《自然-通訊》(Nature Communications, 2018, DOI:10.1038/s41467-018-04255-z)接收;該工作已申請中國發明專利(專利申請號:CN2017028528.X)。該工作由羅強、林耀新和楊培培(共同第一作者)共同完成,羅強負責材料的制備,林耀新負責生物實驗,楊培培負責材料的性質測試。

  清除Aβ可能是治療阿爾茲海默癥的一種有效手段。目前設計的藥物可以延緩Aβ的聚集,但是臨床效果并不是很滿意。眾多的實驗表明有效地清除Aβ淀粉樣蛋白是治療的關鍵點之一。王浩研究團隊報道了一種多肽-聚合物納米材料(即納米清道夫),具有捕獲和清除Aβ的功能。首先,通過尾靜脈注射清道夫可以通過血腦屏障到達病灶部位,通過疏水和氫鍵作用與Aβ形成共組裝體,實現了對Aβ的高效捕獲;進而攜載Aβ的納米清道夫可以大量進入細胞并激活細胞自噬機制,利用細胞降解Aβ,從而有效地清除Aβ并降低神經毒性。最后在治療阿爾茲海默癥轉基因老鼠模型中,發現老鼠腦部的Aβ斑塊顯著降低,并且水迷宮實驗結果顯示老鼠的記憶力得到了有效恢復。納米清道夫有望成為治療阿爾茲海默癥的一種有效方法。

  該研究得到了國家自然科學基金、國家杰出青年科學基金、基金委創新群體項目、中科院國際合作、交叉團隊等的支持。

圖:納米清道夫的工作機理。納米清道夫通過共組裝捕獲Aβ,并將其攜載入胞,進而激活細胞自噬有效地降解Aβ。

文章來源:國家納米科學中心?

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