頂刊動態 | Nature子刊/Nano Lett./AFM等生物材料前沿最新科研成果精選【第23期】
1、Nano Lett. 自供能多功能的靜電傳感器（iTEAS）用于實時生物醫學監測
圖1 iTEAS裝置在實際應用時的效果展示圖
近日，來自中科院北京納米能源與系統研究所的王中林院士（通訊作者）和李舟研究員（通訊作者）以及第二軍醫大學的Hao Zhang（通訊作者）等人研發出具有自供能等功能的靜電傳感器裝置，該裝置監測心率準確度達到了99%。由于使用核殼包裹，在胸腔停止工作72小時后仍然具有監測功能，并有著良好的生物相容性。這項研究在未來醫療產業有著很大的發展潛能。
文獻鏈接：Self-Powered, One-Stop, and Multifunctional Implantable Triboelectric Active Sensor for Real-Time Biomedical Monitoring（Nano Lett., 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01968）
2、Adv. Funct. Mater. 近紅外控制藥物輸送的仿生納米粒子用于轉移性乳腺癌的光熱治療
圖2 近紅外驅動仿紅細胞納米粒子藥物釋放
近日，來自中科院上海藥物研究所的李亞平研究員（通訊作者）等人將近紅外染料嵌入紅細胞膜殼中和高分子聚合物核構成了紅細胞納米粒子。在近紅外激光的刺激下，腫瘤細胞的吸收大大提高，抑制原始腫瘤的生長。這項研究可以作為理想的納米尺度藥物輸送系統抗擊轉移性乳腺癌。
文獻鏈接：Bioinspired Nanoparticles with NIR-Controlled Drug Release for Synergetic Chemophotothermal Therapy of Metastatic Breast Cancer（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201603381）
3、Adv. Funct. Mater. 基于普魯蘭多糖基lncRNA和pDNA的協同傳輸用于肝癌治療
圖3 PuPGEA的合成過程以及MEG3和P53的協同傳輸
近日，來自北京化工大學的徐福建教授（通訊作者）和山東大學附屬腫瘤醫院的Yang Ming（通訊作者）等人發現帶有PuPGEA/(MEG3+P53)協同傳輸系統可以有效的抑制肝癌細胞的增長，這種通過類似普魯蘭多糖基高聚物矢量協同傳輸lncRNA和pDNA被證明是治療癌癥有著光明前景的方法。
文獻鏈接：Effective Codelivery of lncRNA and pDNA by Pullulan-Based Nanovectors for Promising Therapy of Hepatocellular Carcinoma（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201603041）
4、Angew. Chem. Int. Ed. DNA納米凝膠吸收致癌物質：高效仿生通用方法
圖4 DNA納米凝膠的制備與表征
德國維爾茨堡大學的J. Groll以及亞琛工業大學的F. Topuz等人制備了親水性DNA納米凝膠，并用其作為PAHs污染物的仿生清除材料。這種清除方式依賴于PAHs和凝膠網絡之間的包括界面吸附在內的相互作用。實驗表明，每克DNA納米凝膠最多可以接納720微克的PAH，意味著1毫克的凝膠材料就足以凈化1升體積的水（具有癌癥風險的PAH臨界濃度值為600ng L-1）。除此之外，經過短途擴散途徑，PAH的吸收也是非常迅速的，在15鐘的時間里凝膠對PAH的負載量就可以達到50%。研究人員還表示，除了PAHs，這一凝膠材料也有潛力作為一種更為通用的水源基因毒素清除基底。
文獻鏈接：DNA Nanogels To Snare Carcinogens: A Bioinspired Generic Approach with High Efficiency（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201601983.）
5、Adv. Funct. Mater. 通過壓電效應調整機械相互作用
圖5 膠原蛋白的分層次結構示意圖
英國牛津大學Cameron P. Brown等人通過使用掃描探針和非線性光學顯微鏡，觀察到富膠原蛋白組織壓電區域的分層結構，并在硅中研究了膠原纖維組織在壓電區域的機械作用。膠原纖維組織由納米尺度的原膠原蛋白和微米尺度的纖維組成，可形成具有壓電極性的層次結構域，可調節纖維的相互作用。通過調節域的尺寸和結構可控制纖維的相互作用并提高能量存儲和抗能量損耗的能力。
文獻鏈接：Modulation of Mechanical Interactions by Local Piezoelectric Effects（Adv. Funct. Mater., 2016,?DOI: 10.1002/adfm.201601476）
6、Adv. Funct. Mater. 利用微觀圖案化操縱細胞納米力學
圖6 聚乙烯醇微圖案化聚苯乙烯細胞培養板表面
日本材料國立研究所的G. Chen團隊利用光敏性聚乙烯醇的光刻微圖案化在聚苯乙烯細胞培養板上形成微圖案表面，從而對細胞形貌進行控制和再生。該團隊利用AFM在聚苯乙烯微圖案化表面對三種腫瘤微環境細胞進行研究比較，并通過控制細胞大小和形狀揭示了細胞骨架和細胞納米力學之間的關系。
文獻鏈接：Manipulating Cell Nanomechanics Using Micropatterns（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm. 201601585）
7、Adv. Funct. Mater. 新型藥物結構導向劑：藥理作用及作為合成MSNs的模板
圖7 利用DSDA制備的MSN的TEM表征
西班牙胡安卡洛斯國王C. García-Jiménez以及R. A. García-Mu?oz等人發明了一種具有藥理作用的表面活性劑。通過脂肪酸的作用，藥物酰胺化得到這種可以充當藥物結構導向劑（DSDAs）的表面活性劑。接下來，DSDAs進一步形成膠束，使得無機物可以圍繞其自組裝形成介觀結構二氧化硅納米顆粒（MSNs）。這種制備MSNs的方式不需要后續的表面活性劑移除、材料功能化以及藥物裝載等步驟，并且能進一步提高MSNs的藥物負載能力。這一MSNs材料可以作為新型的藥物持續控釋載體。
文獻鏈接：New Drug-Structure-Directing Agent Concept: Inherent Pharmacological Activity Combined with Templating Solid and Hollow-Shell Mesostructured Silica Nanoparticles（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/ adfm.201505073）
8、Adv. Funct. Mater. 可跨越血腦屏障以及實現光學可追蹤腦部診療的多功能光子納米顆粒
圖8 TPNs及其TEM表征圖像
韓國科學技術研究院的S. Kim以及紐約州立大學布法羅分校P. N. Prasad等人發表文章介紹了一種生物相容的多功能診療光子納米顆粒（TPNs）。研究人員利用高分子兩親物與光子分子（photonic molecules）CbV以及抗癌藥物姜黃素的組裝成功合成TPNs。這種超小納米顆粒不僅可以跨越血腦屏障、運輸抗癌藥物，還可以實現全身系統循環過程中的自我追蹤。體內實驗表明，這一TPNs具有發展成對抗多種腦部疾病材料的潛力。
文獻鏈接：Multifunctional Photonics Nanoparticles for Crossing the Blood–Brain Barrier and Effecting Optically Trackable Brain Theranostics（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/ adfm. 201602808）
9、Nat. Nanotech. 具有信號放大能力的pH活化納米顆粒用于惡性腫瘤組織的非侵害性造影
圖9 PEGMnCaP的制備與表征
日本國立放射線綜合研究所的I. Aoki、東京工業大學的N. Nishiyama以及東京大學的K. Kataoka等人報道了一種在pH響應下可快速放大磁共振信號的磁共振造影劑。這種造影劑將二價錳離子限制在對pH敏感的磷酸鈣（CaP）納米顆粒中，并在納米顆粒表面包覆一層PEG有機外殼。在實體瘤的酸性環境中，磷酸鈣分解釋放Mn2+從而增強造影效果。研究還表明，這種納米顆粒不僅可以快速、有選擇性地照亮實體瘤，還能識別腫瘤乏氧區以及探測肝臟中的毫米級別的轉移性腫瘤。
文獻鏈接：A pH-activatable nanoparticle with signal-amplification capabilities for non-invasive imaging of tumour malignancy（Nat. Nanotech., 2016, DOI: 10.1038/nnano.2016. 72）
10、ACS Nano：聚電解質多層膜的設計提高免疫耐受性
圖10 iPEM在小鼠和人體的效果圖
近日，來自馬里蘭大學的Christopher M. Jewell（通訊作者）等人提出將髓鞘肽和脈沖發生器（GpG）作為模塊化結構嵌入免疫聚電解質多層膜（iPEMs）的結構，并在隨后的實驗中證明這種結構對于管理免疫系統提高耐受性方面有著優異的表現。并且iPEMs可以作為無載體結構平臺改變TLR的功能來減少炎癥和增加免疫力。
文獻鏈接：Design of Polyelectrolyte Multilayers to Promote Immunological Tolerance
（ACS Nano, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b04001）
11、Nano Lett. 納米游泳機器人應用于光學成像
圖11 納米機器人成像機理
近日，來自加州大學圣迭戈分校的Joseph Wang（通訊作者）團隊研發出了游泳顯微機器人光學顯微系統，這種顯微機器人是由高折射率的微球透鏡組成，通過催化反應實現游動和掃描表面，大大增加了掃描范圍，在顯微成像方面有著光明的發展前景。
文獻鏈接：Swimming Microrobot Optical Nanoscopy（Nano Lett., 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03303）
本文由材料人生物材料學習小組John、April_bai、李倫、供稿，材料牛編輯整理。
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