体内自组装多肽纳米材料及其在肿瘤诊疗中的研究进展

多肽纳米药物由于具有易于设计改造、良好的靶向性、生物相容性和较长的血液循环时间等优势,在生物医学与肿瘤诊疗中具有巨大的潜力.近年来,利用肿瘤微环境原位构建多肽纳米材料的策略已被广泛研究,本文综述了多肽纳米材料通过不同的刺激响应(pH、酶和氧化还原等)实现体内自组装,从而对肿瘤的诊断与治疗产生的积极效果.重点阐述了不同的刺激响应型自组装多肽纳米材料的设计合成及其在肿瘤诊疗中的应用,如对于药物递送系统中的药物富集、渗透和内吞等过程的增强作用,同时简单介绍了其在生物成像上的应用,最后对体内自组装多肽纳米材料的未来发展进行了展望.     

基于多肽的纳米药物递送系统的研究

构建纳米药物递送系统改善药物的理化性质和生物学性质已经成为现代药物设计研究的热点和重要方向。其中,多肽作为新兴的纳米药物的构筑基元具有良好生物相容性、自组装性与化学可变性等性质,激起了广泛的研究兴趣,为构建新型纳米递送系统提供了崭新的研究方向。本文阐述了自组装多肽在疏水作用、氢键、静电作用、π-π堆积等非共价作用力的综合作用下构建胶束、囊泡、球、纤维等不同形貌的纳米材料;进一步介绍了多肽药物结合物的基本概念以及高载药量、高生物利用度的优势,总结了近年来基于功能性多肽构建纳米药物递送系统的研究;重点介绍了近五年来报道的具有自组装性、增强溶解性、长效性、靶向性、刺激响应性、细胞跨膜性等多种功能的智能多肽纳米药物递送系统。     

纳米材料对生物凝聚态的调控

生物大分子的凝聚态及其动态变化过程涉及许多重要的生理及病理过程,如凝血现象与阿尔茨海默病。对上述生物凝聚态过程进行研究,发展对这些凝聚态过程的调控方法,进而发展相应的疾病诊断治疗新策略,具有非常重大的意义。纳米技术基于原子或分子组装可构建出新型的纳米功能器件或具有新颖生物效应的纳米材料,为解决生物医学领域的重大问题提供了强有力的研究手段。利用一系列的纳米材料可以发展对生物凝聚态的调控新方法,通过控制肿瘤血管凝血和制备纳米抗凝剂等实现对于凝血过程的调控,通过识别、结合、调控淀粉样蛋白及其聚集状态,实现阿尔茨海默病的诊断与治疗。对于生物凝聚态及其调控进行详细的研究,有望为开发新一代纳米药物提供新思路与新途径。     

体内多肽自组装纳米材料在非肿瘤相关疾病诊疗中的研究进展

基于"活体自组装"策略发展的体内多肽自组装纳米探针和纳米药物,具有高的特异性和生物利用度,被广泛应用于肿瘤的诊断和治疗方面.基于体内多肽自组装纳米材料的独特优势,目前也已经被用于肿瘤诊断与治疗之外的其他生物医学领域,如对细菌感染的精准检测、组织修复和神经性退行疾病的治疗.本文主要对体内多肽自组装纳米材料在非肿瘤诊疗之外的其他重大疾病诊疗中的应用进行了综述.     

多肽自组装技术及其在生物医学上的应用

多肽分子自组装广泛存在于自然界中。多肽具有良好的生物相容性和可调控的降解性能,并且利用多肽自组装技术,可以在分子水平上设计并调控聚集态的形状和结构,这在生物医学材料方面具有巨大的应用潜力。近年来关于多肽自组装的研究成为材料学、医学等领域中研究热点之一,并且在药物缓释载体、组织工程支架研究方面取得进展。本文介绍多肽分子自组装技术的概念,综述了多肽自组装技术在药物缓释载体材料、组织工程支架材料方面的应用。     

纳米生物界面对淀粉样蛋白聚集的调控机制研究

本文以阿尔兹海默症的致病多肽β淀粉样蛋白(Aβ)为例,介绍了疾病相关淀粉样蛋白的分子精细结构、组装和聚集过程、聚集体形貌及神经细胞毒性的研究进展,并在此基础上以纳米生物界面对于淀粉样蛋白构象、组装结构、聚集动力学、神经细胞毒性等生物功能的调控机制进行研究.从分子水平上分析和探讨了纳米生物界面与淀粉样蛋白分子或者聚集体的相互作用方式和机理,有助于加深对淀粉样多肽和调节剂之间复杂多样的相互作用方式的理解,对深入了解淀粉样多肽的组装机理和调控机制以及探索治疗神经退行性疾病的药物设计等方面具有较大意义.     

小分子级联自组装/解组装策略在精准癌症诊疗中的应用

“智能”识别及靶向癌细胞是精确诊断与高效治疗的关键。目前的策略中,使用小分子共价前体探针（或药物）存在机体代谢速度快及对其他器官毒副作用大的局限;使用纳米探针（或载药）体系则存在分子量不明确、生物穿透性低和易被网状内皮系统捕获等问题。肿瘤“原位自组装”策略兼具了小分子和纳米体系的优点,利用小分子作为前体可提高药物分子在肿瘤组织的生物穿透性,?而自组装形成的纳米结构则提供了更好的生物利用度、更高的代谢稳定性和更长的滞留时间。在此基础上,研究者们通过设计多个肿瘤特异性生物分子顺次激活分子前体,进一步开发了小分子顺次级联自组装/解组装策略,以实现肿瘤组织的精准定位和肿瘤细胞的高选择性。在癌症的诊疗应用中,该策略可有效提高诊断信号的灵敏度,时空追踪癌细胞内的系列动态生物过程,同时实现药物的有效富集,并降低对正常细胞的副作用。该文概述了当前增强型级联自组装、级联自组装/解组装策略的研究进展,为癌症诊疗提供了新见解。     

基于多肽自组装的人工金属酶

模拟酶,又称人工酶,是在分子水平上模拟天然酶活性部位的形状、大小及其微环境等结构特征的分子或分子聚集体。随着纳米科学和超分子技术的发展,构筑具有生物催化活性的超分子模拟酶已经成为科学研究和应用开发领域的热点。肽组装金属酶是以多肽分子为基本单元,在非共价作用力协同作用下形成的超分子组装体。相比其他功能性材料,肽人工金属酶的结构及生物化学性质更接近天然酶,其分子本身更利于修饰改造,且生物相容性和功能性较好,使其在模拟酶方面具有独特优势。本文总结了近年来通过多肽自组装构建人工金属酶的研究进展,重点综述了多肽组装模式、组装体微观结构、超分子结构、金属活性中心微环境以及pH值对模拟酶催化活性的影响。增加自组装微结构的稳定性、增加催化活性以及扩大由人工酶催化的反应类型是肽人工金属酶研究中的主要挑战。构筑更加稳定的肽自组装纳米结构及更加精确的活性中心以模拟天然酶的结构和活性中心是正确的策略。     

功能多肽在肿瘤治疗中的应用及研究进展

多肽具有生物相容性好,功能多样化,生物体内响应性高及合成修饰方法简单易行等优点,已被广泛用于构建靶向药物传递系统。以具有靶向功能和刺激响应性的多肽为基础构建的药物传递系统,能够将药物定向地运送到肿瘤区域。药物传递系统到达肿瘤组织后,在肿瘤组织特殊微环境或外源刺激下,实现药物的精准释放。这种具有特异性肿瘤靶向和刺激响应型的多肽载体可以最大程度地提高药物的抗肿瘤效果,降低药物的毒副作用。本文简要介绍了常用的靶向多肽和刺激响应型多肽,并讨论了基于功能型多肽的药物载体在肿瘤治疗方面的应用。     

DNA-多肽复合分子的设计、组装与应用

DNA-多肽复合分子作为一类新型的自组装分子受到研究人员的广泛关注。DNA分子具有可编程性、高特异性、功能多样等优点,多肽分子是一类重要的生物小分子,能够通过分子自组装形成具有不同结构的纳米材料,因此,将二者通过共价交联,可以获得具有多级自组装行为的DNA-多肽复合分子,能够实现两类重要生物分子功能的集成优化,合成具有不同结构与功能的超分子自组装材料。此外,通过酶催化、DNA杂化、DNA链置换反应等,还可实现对多肽-DNA复合分子自组装行为的动态调控,进而模拟生命系统中复杂动态的自组装结构,强化相关材料在生物、化学、材料等领域的应用。本文讨论了DNA-多肽复合分子的设计、组装与应用方面的最新进展,最后基于目前DNA-多肽复合分子存在的一些问题对DNA-多肽复合分子的研究做了展望。     

多肽分子自组装

源于自然界中广泛存在的蛋白质自组装现象,近年来多肽的自组装逐渐成为材料学和生物医学等领域的研究热点.通过合理调控多肽的分子结构以及改变外界的环境,多肽分子可以利用氢键、疏水性作用、π-π堆积作用等非共价键力自发或触发地自组装形成形态与结构特异的组装体.由于多肽自身具有良好的生物相容性和可控的降解性能,利用多肽自组装技术构建的各种功能性材料在药物控制释放、组织工程支架材料以及生物矿化等领域内有着巨大的应用前景.本文总结了近年来多肽自组装研究的进展,介绍了多肽自组装技术常见的几种结构模型,概括了多肽自组装的机理,并进一步阐述多肽自组装形成的组装体形态及其在材料学和生物医学等领域里的应用.     

肽基纳米材料及其应用

近年来,肽类超分子自组装合成纳米材料受到了广泛研究和关注,已成为纳米材料科学研究的前沿领域之一。肽基纳米材料因其良好的生物相容性以及结构和功能的多样性,在材料学、组织工程、生物工程及药物传递等方面展示出巨大的应用潜力。本文综述了肽类自组装纳米材料制备的最新研究进展,重点介绍了疏水性二肽、类表面活性剂多肽、Aβ多肽片段、烷基链修饰多肽等通过非共价键作用自组装形成的不同结构的纳米材料,包括纳米管、纳米纤维、纳米囊/球、纳米水凝胶等;同时,介绍了多肽自组装机理模型及其分子动力学模拟方面取得的研究成果;最后总结了肽基纳米材料在金属/半导体材料、生物传感器、组织修复材料及药物传递等领域的应用现状及今后重点研究的方向。     

多肽超分子手性自组装与应用

多肽分子作为一类重要的生物手性小分子,能够通过分子自组装形成包括纳米螺旋、纳米管、手性凝胶等在内的有着独特生物效应和光学活性的手性纳米材料。这类材料具有易于功能化修饰的优点,在化学、生物、医药、材料科学等领域有着广泛应用,成功对多肽手性自组装结构进行精准多级调控,是进一步实现其功能化应用的基础。本文重点介绍了多肽分子氨基酸序列组成与构型等内部因素,以及溶液pH、溶剂、添加剂等外界因素对多肽分子手性自组装行为的影响,并归纳得出其关键作用机制;同时,还介绍了多肽手性自组装材料在手性催化、手性检测、模板合成、手性光学等领域的应用。     

紫杉醇二聚体纳米前药研究进展

差的水溶性以及严重的毒副作用限制了紫杉醇(PTX)在肿瘤治疗上的应用,纳米药物递送系统的出现有望解决这一难题.通过桥连基团,将PTX修饰成二聚体前药,从而在水环境中自组装为纳米聚集体,不仅可以改善PTX在水中的溶解度,提高与高分子载体的相容性,实现超高的药物含量,还可以通过调控桥连基团,实现肿瘤微环境响应性的药物释放....     

环境响应性多肽自组装研究进展

分子自组装广泛存在于自然界中,参与生物体的各项生命活动,从而确保生物体相关生理功能的实现和生化反应的有序进行.多肽自组装作为分子自组装的重要组成部分,其良好的生物相容性为构建具有重要应用价值的生物医用材料提供了新的思路.本文总结了多肽自组装过程中主要的驱动作用力;简述了多肽自组装形成的主要结构;详细介绍了自组装过程中环境变化,包括pH、温度、离子强度、特殊离子、氧化还原态以及光照等,对于环境响应性多肽自组装结构和性质的影响;并且阐述了多肽自组装生物材料的应用方向和前景,希望为该领域的进一步研究提供参考.     

高分子键合康普瑞汀A4血管阻断剂纳米药物

血管阻断剂(VDAs)因其在实体肿瘤治疗中的巨大潜力而引起人们的广泛关注.本文针对本课题组近年来在高分子血管阻断剂纳米药物抗肿瘤治疗方面的基础研究进行了总结.首先发现了纳米药物的瘤内低渗透性可显著提高血管阻断剂的肿瘤血管靶向性和抑瘤能力,进而构建了高分子血管阻断剂纳米药物;其次针对高分子血管阻断剂纳米药物治疗所引起的不利宿主反应,引入小分子抑制剂或激动剂进行联合治疗;然后利用其调控肿瘤微环境并创建肿瘤选择性药物激活递送系统;最后针对其治疗所产生的肿瘤凝血微环境提出了新的主动靶向策略——链式自放大肿瘤靶向,实现了高效的肿瘤靶向药物递送.这项工作突出了高分子血管阻断剂纳米药物在肿瘤治疗中的潜力,并对其未来研究方向作了简要展望,以促进其临床转化.     

基于肿瘤微环境响应的DNA纳米结构递药系统

DNA分子由于其独特的生物相容性和可编程性,在增强药物靶向性和降低药物毒性方面展现了独特的优势和巨大的潜力。随着人们对肿瘤微环境研究的深入和环境响应性的DNA触发器的研制,近些年已报道了许多基于肿瘤微环境响应的DNA纳米结构递药系统,这些DNA纳米结构递药系统结合了纳米运载工具良好的生物分布和药代动力学特性,以及小型药物载体的快速扩散和渗透特性。通过靶向广泛的肿瘤栖息地而不是肿瘤特异性受体,该策略有可能克服肿瘤异质性问题,并可用于设计诊断和治疗多种实体肿瘤的纳米颗粒。在体内能够稳定地转运,在肿瘤组织独特的微环境刺激下释放药物,能有效地控制药物释放部位和释放速度,极大地降低了肿瘤治疗的毒副作用。本文主要从pH响应型、GSH响应型、ATP响应型、酶响应型、抗原响应型五个方面,综述了基于肿瘤微环境响应的DNA纳米结构递药系统的最新研究进展,分类介绍了这些DNA纳米载体的设计策略和响应释放机制,此外,还重点介绍了该领域面临的前景和挑战。     

DNA分子介导的无机纳米自组装结构与生物传感检测

由DNA分子介导构建的无机纳米自组装结构,不仅在结构上能够可控调节、易于进行表面功能化修饰,而且其光学性质独特,在生物传感、生物成像、细胞原位分析的应用方面展现出了很大的优势。近年来,利用无机纳米材料在光、电、磁等方面特殊的功能特性,构建了一系列可用于原位分析活细胞内重要靶标物质的无机纳米自组装结构,丰富了分析化学的技术手段,推动了癌症等重大疾病早期诊断和治疗技术的进步,促进了生命科学的发展。本文对近年来DNA介导的无机纳米自组装结构用于生物领域的相关工作进展进行了总结,讨论了其面临的挑战,对其发展前景进行了展望,以期为生命、医学、生物学等领域的进一步发展提供参考。     

高分子键合康普瑞汀A4血管阻断剂纳米药物

血管阻断剂(VDAs)因其在实体肿瘤治疗中的巨大潜力而引起人们的广泛关注.本文针对本课题组近年来在高分子血管阻断剂纳米药物抗肿瘤治疗方面的基础研究进行了总结.首先发现了纳米药物的瘤内低渗透性可显著提高血管阻断剂的肿瘤血管靶向性和抑瘤能力,进而构建了高分子血管阻断剂纳米药物;其次针对高分子血管阻断剂纳米药物治疗所引起的不利宿主反应,引入小分子抑制剂或激动剂进行联合治疗;然后利用其调控肿瘤微环境并创建肿瘤选择性药物激活递送系统;最后针对其治疗所产生的肿瘤凝血微环境提出了新的主动靶向策略——链式自放大肿瘤靶向,实现了高效的肿瘤靶向药物递送.这项工作突出了高分子血管阻断剂纳米药物在肿瘤治疗中的潜力,并对其未来研究方向作了简要展望,以促进其临床转化.     

DNA自组装结构在纳米诊疗中的应用

DNA分子具有良好的生物相容性和可编程性,被广泛用于构建新型纳米生物材料.研究者利用DNA纳米技术已构建了尺寸、形貌及对称性精确可控且可对环境条件做出特异性响应的DNA自组装结构,它们在生物成像及检测、药物的精准输送等纳米诊疗领域有着极大的应用潜力.然而, DNA纳米材料应用于活体系统存在稳定性不足、细胞摄取效率不高以及药物的包裹及可控释放程度不够等问题.本文简述了DNA自组装结构的构建方法以及将这些结构用于生物成像、生物检测和药物载带方面的进展,概括了提高DNA自组装结构体内稳定性及细胞摄取效率的方法,最后讨论了DNA自组装结构应用于纳米诊疗中所面临的机遇与尚待解决的问题.