1. Nano Lett.：DNA纳米机器用于在体内对pH进行时间分辨激活的成像和传感
尽管探针或纳米材料在监测各种生理和病理过程中具有很好的应用潜力，但它们还无法对pH进行高时空精度的传感和成像。国家纳米科学中心李乐乐研究员首次利用可远程和非侵入性控制的DNA纳米机器来监测活细胞和动物体内的pH值。
实验结果表明，该纳米机器不仅可以对细胞内pH进行激活的荧光成像，还可以通过高时空精度的近红外辐射对荷瘤小鼠的pH监测进行时空控制。因此这一研究工作表明，将DNA纳米技术与上转换材料相结合从而产生可以被精确控制的纳米机器，能够为pH的传感和成像提供了一个新的高效策略。
Jian Zhao, Yinghao Li,Lele Li. et al. Time-Resolved Activation of pH Sensing and Imaging in Vivo by aRemotely Controllable DNA Nanomachine. Nano Letters. 2020
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b03471
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b03471
2. Anal. Chem.：双响应释药和pH驱动靶向的纳米探针用于肿瘤持久发光成像和化疗
开发具有成像和药物递送功能的多功能纳米探针是肿瘤诊疗领域的一大研究热点。然而，其在肿瘤细胞内的积累效率和药物利用度低也是其进一步应用的主要障碍。江南大学严秀平教授制备了一种具有双响应药物释放和pH驱动靶向的纳米探针，并将其用于肿瘤的持久发光成像和化疗。实验以肽GFLG和二硫键为桥梁，将pH敏感肽(pHLIP)与介孔二氧化硅包覆的长余辉纳米颗粒(MSPLNPs)进行表面偶联从而构建了纳米探针。
pHLIP功能化的纳米探针在酸性细胞外微环境中对A549和HepG2细胞的细胞摄取会高于正常生理条件下(pH 7.4)。并且该纳米探针具有良好的近红外持续发光性能，也可在肿瘤部位有效积累，从而实现无自荧光干扰的HepG2肿瘤靶向成像。此外，该纳米探针也能够实现对组织蛋白酶B和谷胱甘肽双响应的阿霉素释放，因此能够有效杀死肿瘤细胞并抑制肿瘤生长。
Hong-Jiao Zhang,Xiu-Ping Yan. et al. pH-Driven Targeting Nanoprobe with Dual-Responsive Drug Releasefor Persistent Luminescence Imaging and Chemotherapy of Tumor. AnalyticalChemistry. 2019
DOI:10.1021/acs.analchem.9b04318
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b04318
3. Biomaterials：超声激活的粒子用于递送CRISPR/Cas9以治疗雄激素性脱发
与质粒、病毒等递送系统相比，直接性的Cas9/sgRNA蛋白递送系统具有很多独特的优势，但也存在着递送效率低等局限性。韩国亚洲大学Hong Pyo Kim和Tae-Jong Yoon合作设计了一种微泡-纳米脂质体颗粒，并将其作为Cas9/sgRNA核蛋白复合物载体，它在被超声激活后能够有效地对特定部位进行局部递送。实验也成功地将构建的蛋白载体通过微泡空化诱导的声孔效应转移到雄激素性脱发动物的毛囊乳突细胞中，而其所递送的Cas9/sgRNA能够在体内外高效地识别和编辑目标基因，从而恢复毛发的生长。
Jee-Yeon Ryu, Hong Pyo Kim,Tae-Jong Yoon. et al. Ultrasound-activated particles as CRISPR/Cas9 deliverysystem for androgenic alopecia therapy. Biomaterials. 2019
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961219308543
4. Chem. Eng. J：BiPO4-x纳米颗粒用于光学治疗兔原位肿瘤
虽然近红外(NIR)光介导的光学治疗已经取得了一系列的进展，但以往几乎所有的研究都是使用的患有皮下肿瘤的小鼠，而它们与临床的人类肿瘤还有着很大的区别。哈尔滨工业大学果崇申教授和韩晓军教授合作设计了一种非化学计量比的BiPO4-x纳米颗粒，并将其用于对皮下荷瘤小鼠和原位VX2荷瘤兔进行光学治疗。
氧缺陷型BiPO4-x是一种新型的光学治疗剂，具有理想的NIR光吸收特性，可以完成光热转化并产生活性氧(ROS)，从而实现光热-光动力 (PTT/PDT)的联合治疗。实验利用超声(US)技术和超声造影(CEUS)技术对BiPO4-x在兔子原位VX2肿瘤模型上的抗肿瘤效果进行了评价，并证明其可以成功地治疗兔原位肿瘤。因此，这项工作也将肿瘤的光学治疗进一步推进到大动物模型，使其更具临床意义提供了一个新的参考。
Chunyu Yang, ChongshenGuo, Xiaojun Han. et al. Phototherapy ablation of rabbit orthotopic tumors by non-stoichiometricBiPO4-x nanoparticles. Chemical Engineering Journal. 2019
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894719333765?via%3Dihub
5. Anal. Chem.：GPx激活的双光子比色荧光探针用于研究GPx的氧化还原机制
已有研究表明，谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)是抗氧化防御系统中的一种重要的蛋白酶，它会参与调节氧化还原内稳态和戊糖磷酸化通路。然而，现有的方法还无法对GPx实现实时和原位的可视化成像。并且，GPx也具有很强的反应性，易受到外界干扰，因此也很少有研究对GPx在暴露于环境因素下的作用进行探讨。
中科院烟台海岸带研究所陈令新研究员报道了一种新型双光子比率荧光探针(TP-SS)来用于GPx的检测。
实验利用TP-SS探讨了衰老和有接触汞的小鼠模型中GPx/GSH氧化还原过程的可逆催化循环和抗氧化机制，并且检测了GPx的浓度波动情况。同时,该探针也可以在脑深部组织对GPx进行成像深度为100 μm的检测。因此，这一研究所开发的新型双光子比率荧光探针TP-SS也为研究GPx的生理和病理功能提供了新的帮助。
Yue Wang, Lingxin Chen.et al. Glutathione Peroxidase-Activatable Two-Photon Ratiometric FluorescentProbe for Redox Mechanism Research in Aging and Mercury Exposure Mice Models.Analytical Chemistry. 2019
DOI:10.1021/acs.analchem.9b04381
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b04381
6. Anal. Chem.：GSH@AgNCs-rGO纳米探针用于实时监测GSH的水平变化
谷胱甘肽(GSH)的水平与氧化还原状态的稳态密切相关，它也会通过调节细胞的凋亡来直接影响人类疾病的发生发展。因此，对细胞内谷胱甘肽水平的动态变化进行实时监测也是实现疾病早期诊断和治疗效果评价的迫切需要。湖南中医药大学王炜教授和湖南大学刘斌教授合作开发了一种基于GSH@AgNCs和还原氧化石墨烯(rGO)的、内源性半胱氨酸(Cys)辅助的检测系统，该系统对GSH具有较高的检测灵敏度和特异性。
与GSH相比，亲合力和键合力较弱的GSH@ AgNCs会在与GSH竞争时从rGO表面被“挤出”，导致其荧光信号发生明显变化（挤出效应）。此外，Cys的存在也可以提高GSH@ AgNCs上rGO的猝灭效率来增强对GSH的检测灵敏度。体外实验表明，在0 ~ 10 mM的浓度范围内，该探针的荧光恢复效率与谷胱甘肽的浓度呈正相关。此外，这一策略还可以实时监测由天然药物引起的谷胱甘肽水平的动态变化以及监测慢性乙型肝炎(CHB)感染患者血清中谷胱甘肽水平的变化，并且发现CHB的发生发展与GSH的水平存在一定的正相关关系。
Yan Qin, Wei Wang, BinLiu. et al. Endogenous Cys-Assisted GSH@AgNCs-rGO Nanoprobe for Real-TimeMonitoring of Dynamic Change in GSH Levels Regulated by Natural Drug.Analytical Chemistry. 2019
DOI:10.1021/acs.analchem.9b04374
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b04374
7. AFM：移动量子探针用于对癌症干细胞进行单细胞检测
癌症干细胞(CSCs)被认为是癌症转移的驱动力，是一种罕见的可以自我更新的细胞群。而对CSCs进行检测对于研究实体肿瘤及其转移能力来说也至关重要。然而，肿瘤往往是在其特定的生态位中含有CSCs，这使得检测过程变得十分困难，目前也还没有可以有效检测CSCs的方法。
瑞尔森大学Krishnan Venkatakrishnan首次提出了一种检测CSCs的方法。该方法可以同时检测细胞的表型和代谢状态，从而实现对CSCs的高精确性检测。并且，这也是首次有研究对CSCs的细胞化学过程进行专门的研究，因此也可以更好地了解参与CSCs代谢重组的因素。因此，这项工作将有助于人们更好地理解CSCs，对于改善癌症的早期诊断和治疗来说也至关重要。
Swarna Ganesh, KrishnanVenkatakrishnan. et al. Detecting the Origin of Cancer-Mobile Quantum Probe forSingle Cancer Stem Cell Detection. Advanced Functional Materials. 2019
DOI:10.1002/adfm.201907572
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201907572
8. AFM：基于聚熊果酸的纳米药物载体具有抗结直肠癌的活性
结直肠癌(CRC)是全球第二大常见的癌症相关死亡原因。已有研究表明，可生物降解的聚合物能被用作治疗CRC或其他癌症的药物载体。然而，这些聚合物药物载体往往不会直接参与治疗。中山大学康洋副研究员和吴钧教授合作，首次通过缩聚熊果酸(UA)的方法开发了一种具有治疗效果的聚合物药物递送系统聚熊果酸(PUA)。熊果酸是一种广泛存在于草药中的生物活性成分。
实验结果表明，PUA可自组装成直径为122 nm、有效负载量为10.1%的纳米粒子(PUA- NPs)，并可用于递送紫杉醇(PUA-NPs@PTX)等药物。体外研究表明，PUA-NPs@PTX对结直肠癌CT26细胞具有较强的细胞毒性。体内研究则发现，这些NPs在CT26荷瘤小鼠体内具有较长的血液循环时间，进而在肿瘤内积累以实现抗肿瘤作用。此外，研究也发现PUA-NPs本身对CT26细胞也有治疗作用，而对主要器官无明显毒性。
Kunyong Ou, Yang Kang,Jun Wu. et al. Nanodrug Carrier Based on Poly(Ursolic Acid) withSelf-Anticancer Activity against Colorectal Cancer. Advanced FunctionalMaterials. 2019
DOI:10.1002/adfm.201907857
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201907857
9. PNAS：肿瘤内注射季节性流感疫苗用于癌症免疫治疗
对肿瘤微环境进行重组以增强免疫应答是目前研究的一大热点。一般来说，免疫浸润的“热”性肿瘤患者往往表现出更高的免疫治疗响应率。然而，只有少数肿瘤是热性的，因此也只有少数患者能够受益于免疫治疗。而开发可以使肿瘤变“热”的创新方法也成为了人们关注的重点。
新泽西州立大学Andrew Zloza报道了一种通过瘤内注射未加佐剂的季节性流感疫苗的策略来将“冷”性肿瘤转化为热性，进而产生系统性CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫，并使耐药肿瘤对检查点阻断治疗更加敏感，并且在瘤内接种疫苗后也能够预防活动性流感病毒造成的肺部感染。
Jenna H. Newman, AndrewZloza. et al. Intratumoral injection of the seasonal flu shot converts immunologicallycold tumors to hot and serves
as an immunotherapy forcancer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States ofAmerica. 2019
https://www.pnas.org/content/early/2019/12/26/1904022116
10. Anal. Chem.：酶触发等离激元共振能量转移的阻断用于检测酸性磷酸酶
等离激元共振能量转移(PRET)是2007年被首次发现的一种新的能量转移方式，目前已广泛用于生物分子识别、离子检测、细胞生理状态监测、能量转换等领域。它也主要发生在贵金属纳米粒子(施供体主)和共轭的分子或纳米粒子(受体)之间。西南大学高鹏飞和黄承志教授合作将金纳米等离激元体(UGPs)和oxTMB作为新的供体-受体对，从而建立了一种新的PRET偶联系统。
研究发现，UGPs和共轭的oxTMB之间的PRET会导致局域表面等离激元共振(LSPR)的猝灭。然而，当加入酸性磷酸酶(ACP)后，它的水解产物抗坏血酸(AA)可以将oxTMB还原为TMB，从而防止PRET的发生。在0.1 ~ 5.0 U/L的浓度范围内，UGPs的散射光谱强度的恢复与ACP浓度呈线性相关，对ACP的检测限为0.076 U/L。此外，由于酶具有的底物特异性，因此该方法也有着很好的选择性。
Xin Yan, Peng Fei Gao,Cheng Zhi Huang. et al. Enzyme Activity Triggered Blocking of Plasmon ResonanceEnergy Transfer for Highly Selective Detection of Acid Phosphatase. AnalyticalChemistry. 2020
DOI:10.1021/acs.analchem.9b04685
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b04685
11. Theranostics：超小CuS@BSA纳米粒子用于诱导MSC分化以促进皮肤再生
以间充质干细胞(MSC)为基础的治疗已被用于皮肤再生领域，因为这一方法能够诱导MSC分化成多种细胞，并促进细胞因子分泌和参与胶原沉积。四川大学钱志勇教授发现CuS@BSA纳米颗粒在诱导MSC向成纤维细胞分化方面具有很好的效果。实验首先验证了CuS@BSA在体内外的光热转化效率和其对MSCs无细胞毒性。
研究结果表明，CuS@BSA纳米颗粒具有良好的光热转换效率，而CuS纳米颗粒本身或其在被980 nm激光照射后都会刺激MSCs中波形蛋白的表达。此外，CuS@BSA也可以通过ERK的表达来促进细胞增殖。因此，通过将CuS@BSA纳米颗粒和激光热处理相结合，可以协同改善受伤创面的闭合，促进皮肤再生。
Yao Xiao, Zhiyong Qian.et al. Ultrasmall CuS@BSA nanoparticles with mild photothermal conversionsynergistically induce MSCs-differentiated fibroblast and improve skin regeneration.Theranostics. 2020
https://www.thno.org/v10p1500.htm
12. Theranostics：氧生成/光热治疗增强的癌症饥饿治疗
以葡萄糖氧化酶(GOx)诱导的饥饿治疗为基础的癌症药物治疗在肿瘤治疗领域中越来越受到重视。深圳大学黄鹏教授开发了一种GOx修饰的二氧化锰纳米片(MNS-GOx)，并将其作为磁共振(MR)/光声(PA)双模态成像指导的氧生成/光热治疗增强的癌症饥饿治疗。
实验以黑色素为生物模板，采用仿生方法合成了不同形貌的二氧化锰纳米材料(纳米花、纳米片和纳米线)。随后，选择了具有较大表面积的二氧化锰纳米片(MNS)作为运载GOx的载体。实验制备的MNS-GOx可以进行葡萄糖氧化和催化H2O2分解的循环反应，进行强化饥饿治疗。而在近红外激光照射下，MNS-GOx进行的光热治疗也可以进一步提高GOx的催化活性。并且MNS-GOx还可以同时实现开启MR成像和关闭PA成像的效果。实验最后也在A375荷瘤小鼠上证明了MNS-GOx具有非常好的肿瘤治疗效果。
Ting He, Han Xu, Peng Huang.et al. Glucose Oxidase-Instructed Traceable SelfOxygenation/Hyperthermia DuallyEnhanced Cancer Starvation Therapy. Theranostics. 2019
https://www.thno.org/v10p1544.htm
13. Biomaterials：声动力、光动力和光热治疗相结合用于对抗乳腺癌
消除癌变最理想的策略是利用光或者声音等自然的方法来实现无创治疗，从而降低患者的死亡率和提高患者的健康质量。天津大学刘哲教授构建了一种肽两亲体-ICG纳米微粒。并将其作为一种多功能的纳米材料以用于SDT-PDT-PTT联合治疗，并证明了其在体外细胞靶向和体内治疗乳腺癌方面具有很好的优势。
实验也通过血常规检查、促炎细胞因子分析和组织染色等实验阐明了免疫应答的激活在抑制肿瘤和病变坏死时的机制作用。综上所述，这一研究所开发的非侵入性策略也为肿瘤的联合治疗开辟了一条新的道路。
Zhe Liu, Jiaping Li. et al.Light and Sound to Trigger the Pandora’s Box against Breast Cancer: A CombinationStrategy of Sonodynamic, Photodynamic and Photothermal Therapies. Biomaterials.2020
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961219307847
14. Biomaterials：响应活性氧的载药纳米粒子用于靶向治疗类风湿性关节炎
类风湿关节炎(RA)是一种免疫介导的炎症性疾病，可导致滑膜炎、软骨破坏甚至关节功能丧失。而频繁、长期服用抗风湿药物也往往会导致明显的不良反应。第三军医大学张定林教授和黄刚教授合作开发了负载地塞米松（Dec）的、活性氧(ROS)响应型纳米粒子(Dex/Oxi-αCD NPs)和叶酸(FA)修饰的Dex/Oxi-αCD NPs(Dex/ FA-Oxi-αCD NPs)并且验证了它们的体内外抗炎作用。
体外研究表明,这些NPs可以有效地被巨噬细胞内化进行释放Dex以下调iRhom2，TNF-α和BAFF的表达。体内实验结果表明，Dex/ Oxi-αCD NPs和Dex/ FA-Oxi-αCD NPs在被静脉注射后可以有效地在关节炎(CIA)小鼠模型上的发炎关节部位积累，进而缓解关节肿胀和软骨破坏的情况。
Rongrong Ni, GuojingSong, Dinglin Zhang, Gang Huang. et al. Reactive oxygen species-responsivedexamethasone-loaded nanoparticles for targeted treatment of rheumatoidarthritis via suppressing the iRhom2/TNF-α/BAFF signaling pathway. Biomaterials.2020
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961219308488
15. Angew综述：遗传编码的小分子活化剂用于成像和药物递送
近来已有许多基于基因编码的大分子和小分子化合物的工具被开发出来。这两种不同的方法都很有用，但也有着各自的局限性。洛桑联邦理工学院PabloRivera-Fuentes教授综述介绍了将这两种方法相结合来解决化学生物学难题的相关研究；随后讨论了其在成像和药物递送领域中的应用，并对这一领域的未来发展方向进行了展望。
Zacharias Thiel, JadeNguyen, Pablo Rivera-Fuentes. Genetically Encoded Activators of Small Moleculesfor Imaging and Drug Delivery. Angewandte Chemie International Edition. 2020
DOI:10.1002/anie.201915521
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201915521
16. Theranostics：生物陶瓷支架用于增强骨质疏松性缺陷的骨再生
四川大学杨晓副研究员和朱向东研究员合作采用水热法成功地制备了锶掺杂羟基磷灰石晶须SrWCP和纯羟基磷灰石晶须生物陶瓷WCP。这两种生物陶瓷具有相似的三维多孔结构和机械强度，但SrWCP能够在生理条件下释放Sr。实验在骨质疏松大鼠的股骨干骺端骨缺损模型中植入了两种生物陶瓷支架，对照组则采用WCP 结合给药雷奈酸锶 (Sr-Ran+WCP)的方式进行比较。
结果发现，在植入后第1周，成骨血管在SrWCP和Sr-Ran+WCP组中更为常见，并会产生大量的类血管结构。植入12周后，与Sr-Ran+WCP组相比，SrWCP组在缺损处及植入骨间隙处会诱导更多的新骨形成。并且SrWCP和Sr-Ran+WCP均对周围的骨小梁微结构产生了有益的影响，从而缓解了骨质疏松诱导的骨丢失。因此这一研究工作表明，SrWCP生物陶瓷是一种治疗骨质疏松性骨缺损的有效生物材料。
Rui Zhao, Xiao Yang,Xiangdong Zhu. et al. A bioceramic scaffold composed of strontium-doped three-dimensionalhydroxyapatite whiskers for enhanced bone regeneration in osteoporotic defects.Theranostics. 2020
https://www.thno.org/v10p1572.htm
17. Chem. Mater.：具有高载药量的纳米胶囊及其释放疏水性药物纳米晶的研究
将活性药物成分（API）纳米化是提高其生物利用度的关键方法。而对稳定的API纳米晶进行高负载封装也是十分重要。麻省理工学院Patrick S. Doyle教授制备了一种可以高效负载(>70%)稳定的API纳米晶体的微凝胶颗粒。研究表明，该颗粒的药物释放动力学与载药量呈非线性关系，随着载药量的增加，纳米晶的内部堆积会影响其从微凝胶基质中的释放过程。并且颗粒大小也会对释放的速率产生重要影响。
Trystan Domenech,Patrick S. Doyle. High Loading Capacity Nanoencapsulation and Release of HydrophobicDrug Nanocrystals from Microgel Particles. Chemistry of Materials. 2020
DOI:10.1021/acs.chemmater.9b04241
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.9b04241
18. ACS Nano：环辛烯功能化的聚合物纳米颗粒用于预定位的靶向核医学成像
如何利用具有较慢的药代动力学的药物进行肿瘤靶向治疗是核医学成像和放射性核素靶向治疗所面临的一大挑战。约翰内斯古腾堡大学Matthias Barz、Rigshospitalet医院Rigshospitalet和哥本哈根大学Matthias M. Herth合作开发了一种基于聚合物的靶向材料，并将其用于对肿瘤进行预定位的靶向成像。实验所开发的靶向材料经反式环辛烯(TCO)功能化的聚肽-接枝-多肽聚合物(Peptobrush)。
111In标记的互补性探针是一种1,2,4,5-四嗪衍生物，它可以与TCO修饰的Peptobrush进行快速的生物正交反应。在不改变聚合物纳米颗粒的物理化学性质的前提下，Peptobrush可以高效地负载TCO (高达30%)。实验结果表明，亲脂四嗪类药物可以和TCO功能化的纳米颗粒有效地结合，实现生物正交反应和对荷瘤小鼠进行预定位的靶向成像。
E. Johanna L. Steen,Jesper T. Jørgensen, Matthias Barz, Andreas Kjær, Matthias M. Herth. et al.Trans-Cyclooctene-Functionalized PeptoBrushes with Improved Reaction Kineticsof the Tetrazine Ligation for Pretargeted Nuclear Imaging. ACS Nano. 2020
DOI:10.1021/acsnano.9b06905
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b06905
19. ACS Nano：利用纳米星进行免疫成像以检测免疫标志物并监测免疫治疗响应
免疫应答细胞程序性死亡蛋白1(PD-1)的过表达及其与配体PD-L1的结合对CD8+T细胞造成功能损伤，并与癌症的发展有关。然而，PD-L1表达的异质性和基于生物组织的检测方法的多样性使得目前人们还无法准确预测PD-L1状态。因此，对PD-L1进行单独筛查并不能有效预测患者对治疗的响应。范德堡大学Rizia Bardhan教授开发了一种免疫活性的金纳米星(IGNs)并将其作为多模态探针，用于在体内同时准确地检测PD-L1+肿瘤细胞和CD8+ T细胞。
实验通过将正电子发射断层扫描的全身性成像与高灵敏度和多路复用的拉曼光谱相整合，实现了对两个免疫标记物的动态跟踪研究。并且，IGNs也可以对联合使用PD-L1和CD137受体激动剂进行治疗的小鼠进行治疗响应的监测，从而将有响应的小鼠与无响应的小鼠区分开来。
Yu-Chuan Ou, RiziaBardhan. et al. Multimodal Multiplexed Immunoimaging with Nanostars to DetectMultiple Immunomarkers and Monitor Response to Immunotherapies. ACS Nano. 2020
DOI:10.1021/acsnano.9b07326
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b07326
