纳米生物医学前沿每周精选丨0902-0908
纳米人 纳米人 2019-09-12

1. Nature Commun.:基于肿瘤外泌体的纳米粒子用于递送化疗药物

在不破坏蛋白质完整性的情况下开发仿生纳米粒子仍然是癌症化疗的一大挑战。华中科技大学甘璐教授杨祥良教授赫尔辛基大学Hélder A. Santos合作开发了一种具有良好生物相容性的、基于肿瘤细胞外泌体的仿生多孔硅纳米颗粒(PSiNPs),并将其作为靶向肿瘤的化疗药物递送载体。

 

这种外泌体包裹的负载有阿霉素的PSiNPs (DOX@E-PSiNPs)在被静脉给药后可有效在肿瘤富集并深入渗透肿瘤内部。并且该DOX@E-PSiNPs可以被癌细胞和癌症干细胞(CSCs)有效地摄取并具有显著地细胞毒性。体内实验结果表明,DOX@E-PSiNPs可以在肿瘤处大量积累,因此在皮下、原位和转移性肿瘤模型中表现出很高的抗癌活性。这一研究表明,基于肿瘤外泌体的仿生纳米颗粒可以作为一种高效的肿瘤化疗药物递送载体。

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Tuying Yong, Lu Gan, Hélder A. Santos, Xiangliang Yang. et al. Tumor exosome-based nanoparticles are efficient drug carriers for chemotherapy. Nature Communications. 2019

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11718-4

 

2. Angew64Cu标记的二价前列腺特异性膜抗原抑制剂用于肿瘤诊断

含有赖氨酸-脲基-谷氨酸官能团的分子可以与在前列腺癌中过表达的前列腺特异性膜抗原上的活性位点相结合。有鉴于此,墨尔本大学PaulS. Donnelly团队、彼得·麦卡勒姆癌症中心Carleen Cullinane团队和Rodney J. Hicks团队合作制备了一种64Cu标记的、将两个靶向配体连接在单个铜络合物上的二价试剂。这种二价试剂的肿瘤摄取和保留效果都会显著地优于单配体试剂。实验结果表明,在注射24小时后,该二价试剂仍具有很高的肿瘤摄取,低的成像背景和长时间的肿瘤保留效果,因此是一种很好的前列腺癌诊断试剂。

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Nicholas Zia, Carleen Cullinane, Rodney J. Hicks, Paul S. Donnelly. et al. A Bivalent Inhibitor of Prostate Specific Membrane Antigen Radiolabeled with Copper-64 with High Tumour Uptake and Retention. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201908964

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908964

 

3. AFM:铝基MOF保护的抗原用于口服疫苗接种并诱导免疫反应

通过口服抗原的方式进行疫苗接种会面临着胃肠道(GI) 的蛋白水解和粘膜屏障等问题。台湾清华大学Hsing-Wen Sung团队和慈济大学Yen Chang团队合作,在模型抗原卵白蛋白(OVA)上合成了一种生物矿化铝基MOF(Al-MOF)材料,并将其作为一种递送的载体和佐剂。而为了克服粘膜屏障,实验利用酵母衍生的胶囊来和Al-MOF OVA组成一种类似于特洛伊木马的系统。

 

体外实验表明,Al-MOFs会在OVA上形成一层保护层,使其不被GI降解。并且这种矿化的Al-MOFs会在含有磷酸盐离子的细胞内液中逐渐分解,进而慢慢释放其包覆的OVA。体内研究表明,这种类似于特洛伊木马的递送平台可以特异性地靶向肠道的M细胞,有利于OVA发生跨膜转运和随后被巨噬细胞内吞,最终积累在肠系膜淋巴结,进而产生持久有效的免疫反应。

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Yang-Bao Miao, Yen Chang, Hsing-Wen Sung. et al. Engineering a Nanoscale Al-MOF-Armored Antigen Carried by a “Trojan Horse”-Like Platform for Oral Vaccination to Induce Potent and Long-Lasting Immunity. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201904828

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201904828

 

4. Adv. Sci.:利用细胞膜上的液晶液滴对单细胞释放氨的过程进行实时成像

肿瘤细胞会发生显著的代谢变化以适应微环境,因此这些细胞往往具有较高的谷氨酰胺分解速率,并会释放出副产物氨(NH3)。这一过程既是癌细胞之间的扩散性信号,也可以用于揭示细胞的异质性。

 

清华大学林金明教授团队将液晶(LC)E7与4-戊基-4 -联苯羧酸(PBA)进行掺杂并包裹在聚合物微胶囊(P-E7PBA)中,然后在将其固定在细胞膜上,从而对正常人脐静脉内皮细胞(HUVECs)和骨髓瘤、人原发性胶质母细胞瘤(U87)、人结肠癌(Caco-2)和人乳腺腺癌(MCF-7)细胞释放NH3的情况进行了研究。实验发现,P-E7PBA能够在偏振光显微镜下通过由放射状-双极(R-B)的方向变化来观察细胞释放NH3的过程,并且不同的细胞系在R-B变化所需的响应时间上也有着显著的差异。

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Mashooq Khan, Jin-Ming Lin. et al. Real-Time Imaging of Ammonia Release from Single Live Cells via Liquid Crystal Droplets Immobilized on the Cell Membrane. Advanced Science. 2019

DOI: 10.1002/advs.201900778

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201900778

 

5. Small:超小氧化钆纳米颗粒用于肿瘤的磁共振成像

近几十年来,Gd螯合物占据了磁共振成像(MRI)造影剂的大部分市场。然而,它也存在着很多诸如肾毒性、非特异性和低的r1弛豫率等问题。美国NIH范文培博士陈小元教授中科院宁波材料技术与工程研究所吴爱国研究员厦门大学刘婷博士合作提出了一种制备聚(丙烯酸)(PAA)稳定的超小氧化钆纳米颗粒 (ES-GON-PAA)的方法,它具有很好的水分散性,且尺寸小于2纳米。

 

实验表明,ES-GON-PAA是一种性能强大的T1加权磁共振成像造影剂,其 r1值比商业的Gd螯合物和已有研究报道的氧化钆纳米颗粒(GONs)要高得多,而r2/r1则会低得多。实验进一步将ES-GON-PAA与RGD2 (RGD二聚体)结合构建了 ES-GON-PAA@RGD2,并将其用于对过表达RGD受体的肿瘤进行T1加权的MRI,同样证明了其具有非常显著的肿瘤成像效果,性能也大大优于商业的Gd螯合物。

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Zheyu Shen, Wenpei Fan, Ting Liu, Aiguo Wu, Xiaoyuan Chen. et al. Exceedingly Small Gadolinium Oxide Nanoparticles with Remarkable Relaxivities for Magnetic Resonance Imaging of Tumors. Small. 2019

DOI: 10.1002/smll.201903422

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201903422

 

6. ACS Nano:近红外激发正交发射上转换纳米粒子用于成像指导的按需治疗

光动力疗法(PDT)是一种重要的临床肿瘤治疗策略。但是,如何建立一个智能的诊疗平台来对PDT治疗过程中活性氧的生成进行时空控制仍然具有很大的挑战性。上海大学朱晓辉博士刘金亮博士张勇教授合作制备一种了可被808和980 nm两种不同的近红外光(NIR)激发的,具有正交发射特性的上转换纳米粒子(UCNPs),其在980nm激发下会发射红色光,在808nm激发下则发射绿色光。

 

与传统的UCNPs不同,这一研究制备的具有核壳结构的UCNPs没有复杂的多层掺杂,它的红色和绿色上转换发光都来自于核结构中的Er3+离子。研究也进一步证明这些UCNPs可用于用于成像指导的PDT治疗,它发射的红色光可以用于触发PDT,而发射的绿色光可用于诊断和监测治疗。这一工作表明,具有正交发射性能的UCNPs有望对近红外光成像指导的治疗实现精确时空控制。

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Ming Tang, Xiaohui Zhu, Jinliang Liu, Yong Zhang. et al. Near-Infrared Excited Orthogonal Emissive Upconversion Nanoparticles for ImagingGuided On-Demand Therapy. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b04200

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04200

 

7. ACS Nano:对pH敏感的Fe5C2@Fe3O4纳米粒子用于肿瘤诊疗

活性氧(ROS)是一种可以治疗肿瘤的重要分子,然而其在临床上的治疗效果却并不理想,主要原因是其产生的条件十分的苛刻。浙江工业大学车声雷教授浙江省人民医院牟晓洲博士北京大学侯仰龙教授合作报道了一种核壳结构的Fe5C2@Fe3O4纳米颗粒,并将其作为产生ROS的纳米反应器。

 

研究发现,Fe5C2@Fe3O4能够在酸性微环境中释放亚铁离子,并和H2O2反应生成羟基自由基,从而有效抑制肿瘤细胞在体内外的增殖。并且,具有高磁化强度的Fe5C2@Fe3O4 NPs也可以实现磁靶向和T2加权的磁共振成像(MRI)。而它发生的电离过程会使得MRI 的T2信号降低,T1信号增强,这一T2/T1的转换过程也为铁离子释放和ROS生成的可视化以及监测肿瘤治疗的提供了支持。

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Jing Yu, Xiaozhou Mou, Shenglei Che, Yanglong Hou. et al. Magnetic Reactive Oxygen Species Nanoreactor for Switchable Magnetic Resonance Imaging Guided Cancer Therapy Based on pH-Sensitive Fe5C2@Fe3O4 Nanoparticles. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b01740

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b01740

 

8. Chem. Sci.:DNA酶增强的DNA电路用于MicroRNA的检测和细胞内成像

武汉大学王富安教授团队设计了一种由DNA酶增强的DNA电路CHA-HCR-DNAzyme,并在体外对其性能进行了系统的研究。实验结果表明,CHA-HCR-DNAzyme可以显著地提高对miRNA的检测性能,并且可以在活细胞中对其进行精确成像。这一结果源于CHA-HCR-DNAzyme具有的协同信号增强的机制,因此它在用于分析临床研究中的痕量生物标志物时具有很好的应用价值。

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Hong Wang, Fuan Wang. et al. DNAzyme-amplified DNA Circuit for Highly Accurate MicroRNA Detection and Intracellular Imaging. Chemical Science. 2019

DOI: 10.1039/C9SC03552D

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c9sc03552d#!divAbstract

 

9. Small:响应pH的白蛋白/聚苯胺组装物用于光声成像和光热治疗

对肿瘤微环境响应的诊疗材料在实现肿瘤的精确诊断和有效治疗方面具有巨大的应用价值。聚苯胺(PANI)是目前已知的第一种对pH响应的有机光热试剂,而对肿瘤微环境的pH敏感的PANI型诊疗试剂目前还尚未被探索,这主要是因为PANI从EB态转化为ES态时需要pH值小于 < 4,低于肿瘤微环境的pH值。

 

上海师范大学杨仕平教授深圳大学黄鹏教授团队合作,通过牛血清白蛋白的羧基(BSA)与PANI的亚胺基之间的分子酸碱反应,设计并制备了一种对肿瘤微环境pH响应的PANI诊疗试剂,并将其用于光声成像指导的增强型光热治疗(PTT)。白蛋白/PANI组装体(BSA-PANI)在pH < 7时就可以从EB态转变为ES态,其吸收也会从可见光区红移至近红外区。体内外实验结果表明,肿瘤酸性微环境能够有效触发BSA-PANI组装体实现光声成像(PAI)信号和PTT效应的增强。这一研究也为开发基于PANI的肿瘤诊疗一体化试剂提供了新的策略。

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Qiwei Tian, Peng Huang, Shiping Yang. et al. Tumor pH-Responsive Albumin/Polyaniline Assemblies for Amplified Photoacoustic Imaging and Augmented Photothermal Therapy. Small. 2019

DOI: 10.1002/smll.201902926

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201902926

 

10. AFM:纳米颗粒诱导和增强免疫原细胞死亡用于三阴性乳腺癌的免疫治疗

以顺铂为主的新辅助化疗是治疗三阴性乳腺癌(TNBC)的一种有效方法,但是这一方法的预后较差。华中科技大学张志平教授团队制备了一种可诱导和增强免疫原性细胞死亡(ICD)的纳米材料对顺铂、adjudin和WKYMVm进行协同递送,进而用于针对TNBC的免疫治疗。该纳米粒子可对基质金属蛋白酶-2、pH和谷胱甘肽等做出顺序响应以实现结构的转化,进而使其具有最优的尺寸大小、高的药物递送效率和可控制释放的性能等优点。

 

实验发现,顺铂和adjudin可以协同增强活性氧(ROS)的级联反应,提高过氧化氢和高毒性羟基自由基的形成,并通过内质网应激、凋亡性细胞死亡和自噬机制等诱导ICD反应。而WKYMVm可通过激活甲酰肽受体1进而在树突状细胞和濒死癌细胞之间建立稳定的相互作用,进一步增强抗TNBC的免疫响应。研究表明,该纳米颗粒具有显著的抑制原发性肿瘤和其肺转移的作用,可增强机体的先天和适应性抗TNBC免疫响应。

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Chenfeng Xu, Zhiping Zhang. et al. Transformable Nanoparticle-Enabled Synergistic Elicitation and Promotion of Immunogenic Cell Death for Triple Negative Breast Cancer Immunotherapy. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201905213

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201905213

 

11. ACS Nano:具有可控尺寸的酶驱动纳米马达用于生物医学

自驱动纳米马达在医学领域有着广阔的应用前景。然而,它们大多在尺寸上会有一个范围,这也往往限制了它们在体内的进一步应用。已有研究表明,大小在20-200nm左右的纳米粒子在克服细胞屏障和被细胞内化等方面具有很好的优势。因此,减小这种口腔红细胞状的纳米马达的尺寸是非常重要的。拉德堡德大学Daniela A. Wilson团队制备了尺寸约为150纳米的超小口形红细胞状的聚合物泡囊,并将其作为一种用于生物医学的载体。

 

实验结果证明,通过引入PEG既可以使得该聚合物泡囊的形状转化为口型红细胞状,也可以对生物材料进行封装。实验将过氧化氢酶封装在该纳米马达的内腔室中,既可以保护酶,同时也能提供足够的推力来驱动马达。该纳米马达可以只有2mM H2O2存在的情况下将H2O2转化为O2来推动其发生运动,并且运动的速度与O2的产生有关。并且得益于更小的尺寸优势,该纳米马达具有更强的穿透血管的能力,并且可以更好地被HeLa细胞吸收。

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Jiawei Sun, Daniela A. Wilson. et al. Enzyme-Powered Nanomotors with

Controlled Size for Biomedical Applications. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b03358

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03358

 

12. ACS Nano综述:用于递送miRNA修复心肌梗死的纳米粒子-水凝胶系统

目前,针对于心肌梗死(MI)后的心脏修复和再生的有效治疗方法还十分有限。虽然已有研究表明在心肌梗死发生后,miRNA (miRs)会在细胞水平上对改善心脏功能发挥重要作用,但如何实现miRs的靶向递送和保留仍具有很大挑战性。而为了解决这一难题,很多种的miRs载体被开发出来,但这些载体自身也还有很多的局限性,如免疫原性和对梗死部位的靶向性差等。

 

佐治亚理工学院埃默里大学Michael E. Davis团队总结了对心脏组织进行miRs给药的不同机制,对目前已被开发的临床使用的注射型水凝胶-纳米颗粒递送载体系统进行了综述;并对这一领域未来的发展方向和尚待解决的问题做了详细介绍。

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Sruti Bheri, Michael E. Davis. Nanoparticle−Hydrogel System for Post

myocardial Infarction Delivery of MicroRNA. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b05716

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b05716

 

13. Nature Commun.:可穿过血脑屏障的纳米材料用于诱导免疫反应治疗胶质瘤

利用细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 (a-CTLA-4)和程序性细胞死亡-1 (a-PD-1)等检查点抑制剂抗体去治疗脑胶质瘤往往疗效往往很差,这主要是由于它们不能跨越血脑屏障(BBB)。西达斯-西奈医学中心Julia Y. Ljubimova团队制备了一种在聚(β-L-苹果酸) 支架上的纳米免疫偶联物材料(NICs),同时共价连接了a-CTLA-4和a-PD-1用于穿过BBB进行递送并激活大脑局部的抗肿瘤免疫反应。

 

实验发现,利用NICs治疗小鼠GL261胶质母细胞瘤(GBM)后会导致脑肿瘤区CD8+ T细胞、NK细胞和巨噬细胞增多,而调节性T细胞(Tregs)则会减少。结果表明,利用NICs对GBM荷瘤小鼠进行联合治疗后,其效果也会明显优于单一的检查点抑制剂治疗或游离的a-CTLA-4和a-PD-1治疗。

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Anna Galstyan, Julia Y. Ljubimova. et al. Blood–brain barrier permeable nano immunoconjugates induce local immune responses for glioma therapy. Nature Communications. 2019

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11719-3

 

14. AFM:超柔性可拉伸的石墨烯纳米传感器用于监测生物标志物

哥伦比亚大学林桥教授团队制备了基于单分子层石墨烯的,适配体功能化的超柔性、可拉伸纳米传感器。其中,适配体可与目标生物标志物发生特异性结合,进而导致石墨烯载体的浓度发生变化,因此可以通过测量载体浓度来确定生物标志物的浓度。

 

实验发现,在2.5微米厚的聚酯薄膜衬底上的纳米传感器能够承受较大的弯曲、扭转和拉伸变形,因此可以用于人体的组织或表面皮肤。研究进一步利用该传感器对炎症细胞因子生物标志物TNF-α进行检测,发现其纳米具有较高的选择性和较低的检测限(低至5 × 10−12 M)。因此,这一研究开发的纳米传感器有望对会发生较大机械形变的人类皮肤或组织的液体生物标志物进行有效可靠的检测。

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Ziran Wang, Qiao Lin. et al. An Ultraexible and Stretchable Aptameric Graphene Nanosensor for Biomarker Detection and Monitoring. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201905202

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201905202

 

15. AFM:精确分子工程化的AIE光敏剂用于光动力治疗

具有聚集诱导发光(AIE)特性的光敏剂(PSs)在聚集态可以高效地生成单态氧(1O2),因此它在光动力治疗(PDT)领域引起了人们广泛的研究兴趣。而除了1O2生成效率高以外,其在长波长范围内的强吸收和近红外(NIR)发光的特性也是非常重要的,但是这对于AIE PSs来说却很难实现,这是由于AIE分子的扭曲结构往往会导致其在短波长范围内进行吸收和发光。

 

新加坡国立大学刘斌教授团队通过精确的分子工程设计开发了一种新的AIE PSs,其在810 nm处会产生AIE效应,在300至700 nm范围内具有很高的摩尔吸光系数,而在白光照射下则具有很好的1O2生成效率。这是由于该分子工程在TBT上引入了两条柔性支链从而得到TBTC8,这就使得TBT在纳米粒子(NPs)中不会产生强的分子间相互作用,因此TBTC8 NPs在1O2的生成、吸收和发光方面的性能都会更佳。体内外实验结果也充分表明TBTC8 NPs具有良好的临床应用前景。

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Wenbo Wu, Bin Liu. et al. Precise Molecular Engineering of Photosensitizers with Aggregation-Induced Emission over 800 nm for Photodynamic Therapy. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201901791

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201901791

 

16. AM:无靶向配体的受限纳米颗粒可在体内将siRNA和sgRNA递送给T细胞

T细胞可以帮助实现免疫调节,这也使得它们成为RNA治疗中的重要靶点。虽然已有研究表明,负载RNA的纳米颗粒可以通过基于蛋白质或适配体等靶向配体的作用来在体内靶向T细胞,但如何在无靶向配体的情况下实现向T细胞递送RNA还具有很大挑战性。由于T细胞可以内吞脂蛋白颗粒和包膜病毒这两种结构类似于脂质纳米粒子(LNPs)的自然材料,因此可以假设无靶向配体的LNPs也能够将RNA递送给T细胞。

 

利用这一假设,佐治亚理工学院James E. Dahlman团队对168种纳米颗粒在体内向9种细胞递送siRNA的效果进行了定量分析。研究发现,含有受限脂类的纳米材料可以形成稳定的cLNPs,而cLNPs可以将siRNA和sgRNA以低至0.5 mg kg-1的剂量递送给T细胞。并且与之前报道的LNPs不同,cLNPs并不会优先靶向肝细胞,并且其递送过程也是依赖于自身的化学成分,而与大小无关。

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Melissa P. Lokugamage, James E. Dahlman. et al. Constrained Nanoparticles Deliver siRNA and sgRNA to T Cells In Vivo without Targeting Ligands. Advanced Materials. 2019

DOI: 10.1002/adma.201902251

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902251

 

17. ACS Nano:热敏原位成胶水凝胶用于治疗耐药细菌造成的感染创面

可原位成型的水凝胶是近年来发展起来的一种新型创面敷料。并且由于物理交联的水凝胶往往是不稳定的,因此大多数原位形成的水凝胶都是通过化学交联而成的。而交联剂或聚合物基体的毒性则成为了一大隐患。

 

合肥工业大学陆杨教授何涛教授合作报道了一种可喷涂的、原位成型水凝胶。这种热响应水凝胶会在低温下实现溶胶-凝胶的不可逆转变,因此可以作为一种稳定的伤口敷料。这主要是由于其具有的无机/聚合物双重网络结构以及Ag@rGO纳米片和PNIPAM之间的配位相互作用。实验也在体内外证实了该材料对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)具有很好的抗菌能力,可明显促进MRSA造成感染伤口的愈合。

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Xu Yan, Wei-Wei Fang, Yang Lu, Tao He. et al. Thermoresponsive in Situ Forming Hydrogel with Sol−Gel Irreversibility for Effective Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Infected Wound Healing. ACS Nano. 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b02845

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02845

 

18. Adv. Sci.:Cu2-xS@MnS核壳纳米粒子作为对光/双氧水响应的肿瘤诊疗平台

上海交通大学医学院张志愿教授孙树洋教授东华大学胡俊青教授合作,以Cu2-xS@MnS核壳纳米粒子(CSNPs)为基础,开发了一种新型的肿瘤诊疗平台。其中Cu2-xS核可作为光敏剂产生光热和活性氧(ROS),而MnS壳可用于对H2O2响应并生成O2

 

实验通过调控合成策略,得到了具有最佳光热效应和增强的光动力(PD)效应的Cu2-xS@MnS CSNPs。体内实验表明,Cu2-xS@MnS CSNPs可有效治疗HeLa细胞来源的异种移植(CDX)和头颈部鳞癌(HNSCC)患者来源的异种移植(PDX)模型肿瘤,同时也能作为一种T1增强的磁共振(MR)造影剂,是一种具有优异性能的响应双刺激的诊疗试剂。

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Xiaojuan Huang, Zhiyuan Zhang, Shuyang Sun, Junqing Hu. et al. Right Cu2−xS@MnS Core–Shell Nanoparticles as a Photo/H2O2-Responsive Platform for Effective Cancer Theranostics. Advanced Science. 2019

DOI: 10.1002/advs.201901461

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201901461

 

19. Angew:具有丰富缺陷位的纳米酶作为增强的抑菌抗生素

纳米酶具有内在的催化活性、广谱抗菌的能力和很低的生物毒性,因此可以作为新一代的抗生素。然而,由于缺乏捕获细菌的能力和催化活性不足,纳米酶的抗菌效果还远远不能令人满意。

 

中科院长春应化所王颖博士任劲松研究员曲晓刚研究员合作,首次通过一步法构建了具有粗糙表明和丰富缺陷位的纳米酶,它结合细菌的能力和催化活性都有明显增强。实验也证明这种高效的纳米酶可以在体内外更好地捕获细菌捕,同时对耐药性革兰氏阴性大肠杆菌和金黄色葡萄球菌也有着显著的抗菌效果。

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Fangfang Cao, Ying Wang, Jinsong Ren, Xiaogang Qu. et al. Defect-rich adhesive nanozymes as efficient “antibiotics” for enhanced bacterial inhibition. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI: 10.1002/anie.201908289

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908289

 

20. AFM:弗林蛋白酶控制Fe3O4纳米颗粒的聚集和19F信号用于肿瘤的MRI

1H磁共振成像(MRI)的灵敏度很高,但是选择性较差。而人体内源性的19F MRI信号很难被检测,因此19F MRI就具有着很高的选择性。中科大胡进明教授胡兵教授梁高林教授中科院强磁场科学中心王俊峰研究员合作,利用点击缩合反应制备了一种双功能氟探针,并进一步利用该探针对Fe3O4纳米颗粒(IONP)进行功能化,得到IONP@1。

 

实验发现,弗林蛋白酶可以控制IONP的聚集,从而增强其T2 1H MRI信号,并激活其19F NMR/MRI信号的产生。实验利用这一策略成功地将IONP@1用于对呋喃酶活性的检测。此外,研究还将IONP@1应用于对斑马鱼肿瘤的精确双模式(1H和19F) MRI,从而证明这一方法为解决常规MRI探针的选择性和敏感性之间的矛盾提供了一种切实可行的手段,并有望在不久的将来用于对小鼠或大型啮齿动物肿瘤进行1H和19 FMRI。

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Zhanling Ding, Jinming Hu, Bing Hu, Junfeng Wang, Gaolin Liang. et al. Furin-Controlled Fe3O4 Nanoparticle Aggregation and 19F Signal “Turn-On” for Precise MR Imaging of Tumors. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201903860

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201903860

 

21. AFM:可被活性氧激活的脂质体复合材料用于光/化学动力学治疗

肿瘤对光动力治疗(PDT)和化学动力治疗(CDT)会逐渐产生抗性。苏州大学刘坚教授中科院上海药物研究所于海军研究员合作报道了一种可被活性氧(ROS)激活的脂质体(RALP)。实验设计的RALP@HOC@Fe3O4具有可被ROS裂解的连接分子,可以增强其在肿瘤的穿透和摄取效果和实现随需释放药物,并可通过Fe3O4和奥沙利铂前药对肿瘤乏氧微环境进行调控。

 

其中,肿瘤细胞内的谷胱甘肽可被原药消耗并生成具有毒性的奥沙利铂。同时,消耗谷胱甘肽既可以避免PDT过程中ROS被过度湮灭,而且也可以调节肿瘤中的化学物种平衡以提高H2O2水平,有效缓解肿瘤的乏氧从而增强PDT。最后,RALP中的Fe (II)可以通过与H2O2发生类芬顿反应生成•OH以实现协同CDT。

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Zhihao Zhao, Jian Liu, Haijun Yu. et al. Reactive Oxygen Species–Activatable Liposomes Regulating Hypoxic Tumor Microenvironment for Synergistic Photo/Chemodynamic Therapies. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201905013

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201905013

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