頂刊動態 | Nature子刊/AM/Biomaterials等生物材料學術進展匯總（5.26-6.3）
1、ACS Nano：納米火箭
圖1 火箭和納米火箭的對比
圖2 納米火箭表面加載各種功能粒子
納米火箭是指能夠在溶液中自動前進的納米裝置（不需要外加動力）。納米火箭一般是空心的圓臺，圓臺內部裝有催化劑。納米火箭可以從半徑較小的一端吸收環境中的燃料（如過氧化氫），燃料在催化劑的作用下生成氣體，氣體再以氣泡的形式從半徑較大的一端排出以獲得前進的動力，每排出一個氣泡火箭就會前進一步，火箭的前進速度由氣泡的排出頻率決定。
納米火箭的外表面可以加載各種不同的功能粒子來實現不同的功能，在生物醫學和環境保護方面有重要應用。
最近美國加州大學圣地亞哥分校的Jinxing Li等人回顧了納米火箭的前進原理、設計原則、制造方法、控制方法、在生物醫學和環境保護方面的應用。
文獻鏈接：Rocket Science at the Nanoscale（ACS Nano，2016，DOI:?10.1021/acsnano.6b02518）
2、ACS Nano：配合物提高抗癌藥的利用效率
圖3 配合物包裹納米粒子的制備方法
一般抗癌藥的水溶性很差，很容易發生團聚，因此要用載體來運輸藥物，但是這些載體能加載的藥物量很少，并且載體本身會產生一定的副作用。
最近中國科學院過程工程研究所的Guizhi Shen等人用溶劑交換法制備了PTX（一種抗癌藥）納米粒子（在溶液中），然后再加入鞣酸和3價鐵離子，得到了鞣酸和3價鐵離子配合物包裹的納米粒子。與常用的類似納米粒子相比，這種納米粒子在溶液中的穩定性更高，抗癌藥占的比例更大，能更容易在腫瘤中富集，因此降低了副作用和提高了抗癌藥的利用效率。
文獻鏈接：Interfacial Cohesion and Assembly of Bioadhesive Molecules for Design of Long-Term Stable Hydrophobic Nanodrugs toward Effective Anticancer Therapy（ACS Nano，2016，DOI: 10.1021/acsnano.5b07276）
3、NPG Asia Materials：多鎢酸釓納米團簇在生物成像和治療癌癥方面的應用
圖4 GdW10@BSA的制備方法
多金屬氧化鹽具有獨特的分子結構、良好的水溶性并且能與多種金屬結合，是實現納米診斷和治療的潛在納米平臺。
最近中科院高能物理所和國家納米科學中心的科學家合成了多鎢酸釓納米團簇，并在納米團簇的表面包覆牛血清白蛋白（BSA）制得GdW10@BSA。GdW10@BSA的尺寸非常小，對人體的毒性很小，利用GdW10@BSA能進行MR（核磁共振）/CT雙模式成像和放射/光熱治療。多金屬氧酸鹽納米粒子在癌癥診斷和治療方面很有應用前景。
文獻鏈接：Gadolinium polytungstate nanoclusters: a new theranostic with ultrasmall size and versatile properties for dual-modal MR/CT imaging and photothermal therapy/radiotherapy of cancer（NPG Asia Materials，2016，DOI:10.1038/am.2016.63）
4、Advanced Materials：層次定向策略增強藥物在腫瘤內的富集和細胞的吸收效率
圖5 實現層次定向策略的方法（A）改變尺寸（B）改變表面電荷（C）激活配體
藥物定向運輸治療是提高治療效率和減少副作用的常用方法，這要求藥物能在腫瘤內富集并且能被細胞吸收。但是有三個個問題需要解決：（1）一般尺寸較大的顆粒容易在腫瘤內富集，但是尺寸小的顆粒更容易被細胞吸收；（2）表面帶正電荷的顆粒更容易被細胞吸收，但是這些顆粒在體內容易被消耗；（3）表面有特定配體的顆粒容易被腫瘤細胞吸收，但是也容易被其它細胞吸收。
層次定向策略能比較好的解決上面的問題，層次定向策略包括兩步，第一步是使顆粒富集在腫瘤的內部，第二步是改變顆粒的性質（尺寸、表面帶電狀態、配體的激活與否）使其被腫瘤細胞吸收。
最近深圳大學的Sheng Wang等人在一篇review里回顧了關于層次定向策略的進展以及其面臨的挑戰，并且為未來的發展指明了方向。
文獻鏈接：Hierarchical Targeting Strategy for Enhanced Tumor Tissue Accumulation/Retention and Cellular Internalization（Advanced Materials，2016，DOI: 10.1002/adma.201601498）
5、Biomaterials：由銀納米產生的活性氧團簇對腫瘤的作用
惡性膠質瘤是最具有侵略性的顱內腫瘤，因為其對輻射有很強的抵抗力，所以對其治療非常困難。目前一系列的輻射致敏劑已經被用來改善惡性膠質瘤的治療效果，但是其中的原理還不是很清楚。
最近東南大學的Hao Wu等人研究了銀納米顆粒（AgNPs）作用于腫瘤細胞的機理，他們發現AgNPs可以提高體內的活性氧團簇（ROS）的濃度，而ROS對細胞自我吞噬作用和AgNPs的放射增敏效應至關重要。該成果對AgNPs的臨床應用研究非常有幫助，并且為治療惡性膠質瘤提供了新的途徑。
文獻鏈接：Reactive oxygen species acts as executor in radiation enhancement and autophagy inducing by AgNPs（Biomaterials，2016，DOI:10.1016/j.biomaterials.2016.05.031）
6、Nano Letters：半導體-金屬雜化材料的光催化生成活性氧團簇—通往光誘導調節生化過程之路
圖6 HNPs催化生成ROS的機理
半導體-金屬雜化納米（HNPs）材料能有效分離光激空穴-電子對，當光照使半導體產生空穴-電子對時，電子被轉移到金屬中去，而空穴被留在半導體中。這些電子和空穴能使某些反應順利進行，因此NHPs是理想的光催化劑。
最近以色列耶路撒冷希伯來大學的Nir Waiskopf等人將Au沉積在CdSe/CdS納米棒的端點上制成NHPs。當用光照射時這些NHPs能產生活性氧團簇（ROS），并且NHPs的活性比半導體納米顆粒的活性高。因為ROS能夠激活某些酶的活性，所以可以用NHPs來控制某些生化過程是否進行。
文獻鏈接：Photocatalytic Reactive Oxygen Species Formation by Semiconductor–Metal Hybrid Nanoparticles. Toward Light-Induced Modulation of Biological Processes（Nano Letters，2016，DOI:10.1021/acs.nanolett.6b01298）
本文由材料人生物材料學習小組CZM供稿，材料牛編輯整理。
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