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.     

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.     

稀土上转换多功能复合材料的构建及生物应用进展

镧系离子(Ln³⁺)掺杂的稀土上转换纳米材料在低能近红外光激发下可发射高能量的紫外、可见甚至近红外光，由于其独特的光学和化学性质，包括自荧光弱、对生物体光损伤小及组织穿透深度高等，稀土上转换纳米材料在生物医学领域的应用备受关注.在该综述中，主要介绍了本课题组在稀土上转换纳米发光材料的自组装、复合材料的构建及在肿瘤诊疗领域的相关工作，重点强调设计、合成多种刺激-响应型的多功能纳米诊疗平台，利用肿瘤微环境的特点（乏氧、偏酸性、富含H₂O₂和谷胱甘肽）和近红外光的独特优势，实现纳米材料在肿瘤部位的靶向蓄积、药物的选择性控制释放和协同肿瘤治疗（化疗、光动力治疗、光热治疗及免疫治疗等）.     

基于G-四链体结构多态性的核酸纳米技术

G-四链体是由富G核酸形成的独特四链螺旋结构,区别于遵循A-T、G-C碱基互补配对原则形成的传统Watson-Crick双链结构.基于G-四链体的特异分子识别特性,能够引导纳米粒子的有序组装、赋予纳米器件以刺激一响应功能,使得核酸纳米技术领域的内容更丰富多样.本文介绍了G-四链体的结构多态性,从纳米材料组装和纳米器件设...     

嵌段共聚物调控纳米粒子自组装的研究进展

嵌段共聚物和纳米粒子复合纳米材料具有优异的性能,在生物医药、光电材料、催化材料等领域具有很大的应用价值,已成为备受关注的研究热点.利用嵌段共聚物自组装能够形成特定形态的纳米结构聚集体,将纳米粒子选择性的分布和定位于嵌段共聚物聚集体中,可以改善纳米粒子的性能及其应用.本文综述了近年来实验上利用自组装制备嵌段共聚物-纳米粒子复合纳米材料的方法,并总结分析了影响纳米粒子在嵌段共聚物聚集体中的分布和定位的各种因素,包括纳米粒子的大小、形状及其表面化学.最后总结了嵌段共聚物-纳米粒子的自组装在理论模拟方面的研究.     

小分子共价DNA的组装及生物医学应用

DNA,由于其精确的碱基互补配对、良好的生物相容性、稳定的物理化学性质,不仅可用于组装各种形状和尺寸的纳米结构,而且可以设计动态的纳米器件。为了进一步拓展DNA的应用,可通过化学修饰引入功能分子或基团,从而实现二者功能的集成。目前,DNA与高分子、树状分子、多肽和蛋白等共价有机杂化体的合成、组装及在药物运输和控释等领域的应用已研究得比较成熟,而结构和功能多样的小分子与DNA共价杂化体,由于疏水小分子体积小,其组装受到限制,近年来科研者通过结构衍生或增多芳香环等研究其组装行为及应用。本文主要综述了疏水小分子共价连接DNA后的组装行为及其在生物医药领域的潜在应用,并对这类杂化体纳米材料的研究前景进行了展望。     

用于肿瘤综合治疗的无机纳米材料

无机纳米材料以其独特的纳米特性,在以肿瘤为代表的多种疾病的诊疗一体及综合治疗中具有越来越广泛的应用。本文重点关注该领域代表性的三类材料：超顺磁性氧化铁纳米粒、上转换纳米粒以及贵金属纳米粒,它们分别具有优异的磁学性能、光学性能及热性能,归纳总结了它们在体外检测、活体成像、药物输送以及靶向治疗等方面的应用及其优势与劣势,希望为发展生物相容性更好、诊疗效果更佳的无机纳米材料提供更好参考和建议,促进无机纳米材料的临床转化。     

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.     

多功能肿瘤诊疗一体化的金纳米材料的研究进展

由于良好的生物相容性以及在可见或近红外光区独特的表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)性质,金纳米材料体系是目前纳米科学研究领域的一个耀眼的明星体系,该体系在生物医学领域有着广泛的应用.金纳米材料制备简单、形状和尺寸可控,其光学性质如表面增强拉曼散射效应和易于调节至生物体的"透明窗"——近红外区的SPR效应,适合用于诊断检测、成像以及肿瘤光热治疗等.金纳米结构还可以作为载体,载带基因/化疗药物和荧光分子,进行化疗、荧光成像及光动力治疗等.可见,金纳米结构能够同时实现肿瘤的诊断与治疗,为精准医疗的发展提供了新思路.本文重点介绍了几种金纳米结构材料在肿瘤诊疗一体化方面的研究进展.     

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。     

铋基纳米材料在癌症成像诊断与治疗中的应用

随着纳米医学的快速发展,纳米诊疗材料因其兼具诊断和治疗等多功能性而受到越来越多的关注.铋(Bi)基纳米材料具有优异的光学、电学和磁学性质,在肿瘤的诊疗一体化领域具有广阔的应用前景.我们总结了Bi基纳米材料常用的构建方法,重点介绍了其在计算机断层扫描(CT)成像、光声(PA)成像、放射疗法(RT)、光热疗法(PTT)及协...     

光功能基元J-型序构的高分子诊疗材料

染料分子有序的J-型聚集会产生新的独特光物理性质,使其成为一种构筑高性能疾病诊疗材料的有力手段.光功能基元J-型序构的高分子诊疗材料充分整合了染料J-聚集体诸多优异的光学性能以及聚合物的响应性、多功能集成性和生物相容性等众多优良特性.本文主要总结了该领域以本课题组为代表的近期开展的一些研究工作,具体包括：(1)构筑水相稳定的J-聚集体纳米材料,使其在复杂生命体系中保持必要的J-型排列;(2)利用聚合物辅助纳米J-聚集体实现形貌调控与重塑,以提升其肿瘤诊疗性能;(3)聚合物纳米J-聚集体的性能优化与癌症诊疗应用,包括可穿透深层组织的近红外-Ⅱ成像、克服光漂白的光热治疗、疾病标志物激活的精准光动力治疗等.功能基元J-型序构策略为光诊疗材料的开发带来了新的设计原理和制备方法,为探索具有更高性能的高分子/超分子光功能诊疗材料提供了广阔的设计空间.     

响应性支化聚合物的合成、组装及其生物医药应用

环境响应性超支化聚合物作为超支化聚合物中一类智能聚合物,备受研究者关注,已被广泛用于生物医药领域.本文主要介绍了本课题组在响应性支化聚合物的合成、组装及其生物医药应用方面的部分研究工作.主要包括以下三方面的内容:第一部分介绍了酸响应性支化聚合物、温敏性支化聚合物、还原响应性支化聚合物和光响应性支化聚合物的合成;第二部分介绍了含有二硫键的温敏性超支化聚合物在温度诱导下的自组装及自交联反应制备纳米凝胶、纳米胶囊和交联复合囊泡;第三部分介绍了响应性支化聚合物在药物传递和基因传递方面的应用.     

可控释放一氧化碳的纳米材料及其生物医学应用

一氧化碳（CO）是一种内源性气体信使分子,具有广泛而复杂的生理学功能.CO分子的生理学效应与其浓度、位置和作用时间密切相关.而现有的一氧化碳供体普遍存在着稳定性较差,剂量难以把控,缺乏靶向性以及对正常细胞和组织器官具有潜在的毒副作用等问题,限制了其进一步的应用.随着纳米科学技术的迅速发展,国内外研究者们构建出一系列能够实现可控释放CO的多功能纳米材料,并将其用于生物医学领域.结合纳米材料自身独特的性能优势,分类介绍了多种内源性/外源性刺激响应型CO控释纳米材料,并概述了可控释放CO的纳米药物在抑制炎症反应、抗菌和肿瘤治疗等生物医学领域的应用,最后对CO控释纳米材料在生物医学领域面临的挑战和发展前景进行了总结和讨论.     

偶氮苯修饰DNA的组装行为及主客体作用介导的形貌调控

智能型DNA纳米材料,由于其具有灵敏的外界刺激响应性,是纳米技术和生物医学应用中一类重要的功能纳米材料。本文研究的具有光响应性质的偶氮苯共价修饰DNA的两亲分子在水相中可组装成直径为28.8nm的球形胶束,光刺激或者β-环糊精与偶氮苯的主客体识别的调控均可实现组装解离,进一步通过荧光包裹实验和金纳米颗粒负载实验验证了球形胶束的组装机制,为其在药物负载、靶向识别等生物医学领域提供了潜在应用。     

功能化金纳米材料在肿瘤诊疗中的研究与应用

作为一种重要的贵金属, 金具有表面等离子共振的光学特性, 在材料、 催化和医学诊疗等领域有着广泛且重要的应用. 本文综合评述了表面功能化的金纳米材料在肿瘤诊断及治疗领域的相关研究, 并对金纳米材料在肿瘤诊疗领域的未来发展进行了展望.     

用于肿瘤诊疗的金属-多酚网络多功能材料

多酚广泛存在于自然界的各种植物中,具有抗癌、抗血栓以及其他保健功效。金属离子在生物和化学催化领域以及各种疾病的检测和治疗中起着非常重要的作用。金属离子和多酚能方便快捷地自组装成金属-多酚网络,其简单绿色的组装制备过程以及对各种实体表面的黏附特性使其在仿生学、材料学和生物医学等领域凸显出巨大的应用潜力。本文总结了近年来金属-多酚类纳米材料在生物医用方面的探索和应用,介绍了本课题组关于金属-多酚网络在肿瘤诊疗方面的研究工作,并对金属-多酚类纳米材料的发展趋势进行了展望。     

聚合物分子刷在纳米载体领域的应用

聚合物分子刷是一种通过共价键连接的单分子纳米材料,与通过超分子自组装获得的纳米组装体相比,其在复杂的生理环境中具有更好的循环稳定性.另外,可以通过调控聚合物分子刷主链与侧链的相对长度,即调控长径比,获得类似于球状、棒状、蠕虫状的纳米颗粒,为研究具有相同化学组成不同形貌的纳米颗粒的生理行为提供了研究平台.因此,本文总结了近十年来聚合物分子刷在小分子药物输送、基因负载、生物成像等纳米医学领域的相关研究进展,并展望了聚合物分子刷在纳米医学领域的发展前景.     

肿瘤诊疗多肽/聚氨基酸自组装纳米材料

多肽/聚氨基酸分子由于优异的生物相容性、序列可控性和高生物活性等特点，已经被广泛应用于肿瘤诊疗等生物医学领域.然而，这些分子仍然存在一定的缺陷，如光学性质不佳、半衰期短与清除速率快等.本文简述了通过对多肽/聚氨基酸分子的序列设计、侧链修饰和自组装条件进行调控，赋予其可控的光学性质以用于生物成像，更优异的药代动力学和药效学以获得更好的治疗效果.重点介绍了该领域以及本课题组近期关于多肽/聚氨基酸自组装纳米材料的构筑理念及其在肿瘤诊疗领域的应用研究，并对该领域的挑战和未来发展前景进行了展望.     

高分子修饰金纳米粒子的自组装研究进展

近年来,高分子修饰金纳米粒子的自组装行为逐渐成为新的研究热点.当金纳米粒子修饰上高分子后,在维持其自身光电特性的同时展现出了与高分子类似的自组装行为,从而能够在适当的条件下形成结构明确的零维、一维、二维和三维自组装结构.这些自组装结构的出现不仅促进了金纳米粒子组装的基础研究,并且极大地丰富了金纳米粒子的应用潜力,为金/高分子纳米复合材料的发展开拓了新的方向.本文总结了金/高分子纳米复合粒子形成的不同维度组装体,着重讨论了金纳米粒子自组装构筑单元的设计、组装方法以及组装体的性质,分类讨论了相应的自组装材料在环境和生物医药中的应用,并展望了相关研究在未来发展的机遇与挑战.