Adv. Mater./Adv. Funct. Mater.等生物材料最新研究成果精选|2018年2月刊

材料人推出生物材料成果汇编（月刊），报道近期生物材料相关重大成果。

1. Adv. Mater.:缓解谷氨酸诱导的兴奋性毒性，生物可降解球体保护创伤性脊髓损伤

近日，南京医科大学第一附属医院Fan Jin、殷国勇和芬兰赫尔辛基大学Hélder A. Santos（共同通讯作者）等人积极探索治疗脊髓损伤的新疗法，通过修饰葡聚糖的邻位二醇，获得的生物可降解聚合物缩醛化葡聚糖（AcDX）被证实可以保护外伤性脊髓。通过微流体技术将AcDX配制成微球体（直径≈7.2μm），鞘内注射AcDX微球可有效减少损伤脊髓的创伤性损伤体积和炎症反应，保护脊髓神经元免于凋亡，最终恢复损伤大鼠的运动功能。AcDX微球体的神经保护特征是通过隔离脑脊液中的谷氨酸盐和钙离子实现的。谷氨酸和钙离子的清除减少了钙离子流入神经元，并抑制活性氧的形成。因此，AcDX微球减弱了促凋亡蛋白、钙蛋白酶和Bax的表达，并增强抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。总体而言，AcDX微球通过缓解谷氨酸诱导的兴奋性毒性保护创伤性脊髓损伤。这项研究为应用神经保护性AcDX治疗严重神经疾病开辟了新途径。

文献链接：Biodegradable Spheres Protect Traumatically Injured Spinal Cord by Alleviating the Glutamate-Induced Excitotoxicity （Adv. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adma.201706032）

2. Adv. Mater.:通过3D NIR-II分子成像技术区分靶向器官与高性能NIR-II生物缀合物

第二个近红外（NIR-II）区域（1000-1700 nm）的散射大大减少，为生物成像研究开辟了许多新途径。但NIR-II荧光成像主要通过使用非定向荧光团或广角成像装置，限制了信号背景比和成像穿透深度。近日，美国斯坦福大学戴宏杰院士、Aaron J. Hsueh和南方科技大学梁永晔教授（共同通讯作者）等人新开发的高性能NIR-II生物缀合物可以高质量地对活体内特定器官进行有针对性的成像。结合自制的NIR-II共焦设置，无需物理切片或清除处理，增强成像技术可实现900μm深的3D器官成像。在传统可见NIR-I范围外，研究为复杂生物系统开辟了更多且更深的非重叠分子成像通道，增加了基于荧光技术的成像多样性和分子成像能力。

文献链接：3D NIR-II Molecular Imaging Distinguishes Targeted Organs with High-Performance NIR-II Bioconjugates（Adv. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adma.201705799）

3. Adv. Funct. Mater.:用多功能近红外聚合物点快速准确地显示淋巴结转移

向区域淋巴结转移是癌症进展的重要预后指标，能够快速准确诊断淋巴结转移相当重要。2018年2月15日，上海交通大学熊丽琴（通讯作者）等人通过一锅再沉淀法制备荧光聚合物点，用于体内NIR / PA / MR成像和光动力治疗。共焦显微镜分析和流式细胞术表明，具有叶酸受体表达的肺粘膜上皮细胞癌NCI-H292对叶酸官能聚合物点呈阳性。体内和体外NIR成像结果证实，聚合物点在注射后1小时能够有效区分转移淋巴结和正常淋巴结，在实时成像手术中有潜在的应用前景。此外，体内MR和PA成像证实转移淋巴结中聚合物点的MR和PA信号增强。与NIR成像相比，MR和PA成像显示高分辨率，并且观察到小鼠体内肿瘤侧的淋巴结肿大。这项研究提供了一个独特的方法，使用多功能聚合物点快速和精确地诊断体内淋巴结转移。

文献链接：Fast and Accurate Imaging of Lymph Node Metastasis with Multifunctional Near-Infrared Polymer Dots（Adv. Funct. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adfm.201707174）

4. Adv. Funct. Mater.:PpIX包覆的SPION纳米团簇，用于磁共振成像和光动力治疗

大规模生产纳米治疗药物的能力对于临床转译至关重要。然而，大多数基于纳米颗粒的治疗剂合成过程复杂、稳定性低且成本高。2018年2月15日，宾夕法尼亚大学生物工程系Andrew Tsourkas和程志亮博士（共同通讯作者）等人利用一种简单的方法制备多功能纳米粒子，既可以作为磁共振成像的造影剂，又可以作为治疗癌症的光动力治疗的光敏剂。具体而言，用光敏剂原卟啉IX（PpIX）溶解超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPION）的小纳米团簇，不需要使用任何额外的载体材料。这些纳米团簇具有高PpIX负载效率，承载能力高，稳定性好，适合大规模的生产，在临床转译的纳米治疗药物中有极大的应用前景。

文献链接：Protoporphyrin IX (PpIX)-Coated Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticle (SPION) Nanoclusters for Magnetic Resonance Imaging and Photodynamic Therapy（Adv. Funct. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adfm.201707030）

5.Adv. Funct. Mater.: 用于蛋白质输送的纳米尺寸Zr-MOFs

在可调节粒径的原始微孔金属有机骨架（MOF）中引入大孔，可开发它们在细胞内递送膜不可渗透蛋白质的潜在应用。2018年2月14日，华东理工大学顾金楼教授和上海交通大学医学院梁阿娟（共同通讯作者）等人开发了一元羧酸（MA）和有机碱调制策略来合成分级多孔UiO-66纳米颗粒。使用十二烷酸的MA来控制孔径，而三甲胺（TEA）在调节结晶成核粒度方面起关键作用。与微孔UiO-66相比，细胞色素c模型蛋白（Cyt c）可以有效地装载到介孔MOFs（mesoMOFs）中。具有90nm粒径的mesoMOFs可以以最高效率被胞吞入活细胞中。这些突出的优点使目前的mesoMOFs不仅能展现Cyt c的高效包裹，而且还促进蛋白质进入胞质溶胶和随后的内体逃逸。鉴于卓越的化学稳定性、等级多孔结构以及可调节的粒径，mesoUiO-66纳米粒子可能为各种生物医学应用提供了一个有前途的平台。

文献链接：Nanoscale Zr-Based MOFs with Tailorable Size and Introduced Mesopore for Protein Delivery（Adv. Funct. Mater.，2018，DOI: 10.1002/adfm.201707356）

6. Nano Lett.:肽功能化相变纳米粒子的低强度聚焦超声辅助肿瘤成像和治疗

2018年2月8日，重庆医科大学附属第二医院超声科任建丽（通讯作者）等人为低强度聚焦超声（LIFU）辅助肿瘤超声分子成像和精确治疗，研发了新型肿瘤归巢穿透肽功能化药物负载相变纳米颗粒（tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs）。纳米级粒径的tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs可通过肿瘤血管内皮细胞间隙。通过靶向和穿透效率的tLyP-1肽诱导，tLyP-1-10-HCPT-PFP NPs可以增加肿瘤的积聚，深入血管外肿瘤组织，穿透细胞外基质和细胞膜进入细胞质。在LIFU的协助下，tLyP-1-10-HCPT-PFP纳米颗粒可以相变成微泡，并增强肿瘤超声分子成像对肿瘤的诊断。此外，在LIFU进一步照射后，声波液滴汽化在细胞内引发“爆炸效应”，超声靶向微泡破坏和10-HCPT的释放可实现物理化学协同抗肿瘤治疗。

文献链接：Peptide-Functionalized Phase-Transformation Nanoparticles for Low Intensity Focused Ultrasound-Assisted Tumor Imaging and Therapy（Nano Lett.，2018，DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b05087）

7. Nat. Mater.:细胞膜几何依赖性的变化直接引发干细胞信号传导

细胞的大小和形状会影响细胞的生长、存活和分化等行为活动，因此构建细胞几何可作为细胞生理学的基本调节器。细胞骨架，特别是肌动球蛋白张力的相关效应已经有过报道。但是将细胞几何形状的变化转变为细胞行为变化的确切生物物理学机制仍未得到解决。使用各种创新材料技术，英国伦敦帝国理工学院生物医学工程研究所Molly M. Stevens和Silvia Goldoni（共同通讯作者）等人证实通过细胞几何学以配体非依赖性的方式，可调节细胞质膜内的纳米结构和脂质组装。研究结果对再生医学和组织工程应用具有广泛的意义。

文献链接：Cell-geometry-dependent changes in plasma membrane order direct stem cell signalling and fate（Nat. Mater.，2018，doi:10.1038/s41563-017-0014-0）

8. Nat. Nanotech.：针对RNAi治疗的模块化平台

利用单克隆抗体（mAbs），在开发siRNA靶向递送载体方面取得了重大进展，但其临床转译尚未发生。部分原因是大量的开发和生产要求，以及依赖于化学共轭技术的批次间变化性较高。近日，以色列特拉维夫大学Dan Peer（通讯作者）等人提出了一个自组装的模块化平台，可以构建理论上无限制的siRNA靶向载体。该平台的自组装基于膜锚定蛋白，该脂蛋白结合到负载siRNA的脂质纳米粒子中。研究表明，通过体内不同白细胞亚群，八个不同单克隆抗体的简单开关可重定向siRNA的特定摄取。这个模块化的交付平台代表了精密医学发展的一个里程碑。

文献链接：A modular platform for targeted RNAi therapeutics（Nat. Nanotech.，2018，doi:10.1038/s41565-017-0043-5）

9. Angew. Chem. Int. Ed.：高肿瘤积累和刺激响应快速消除，纳米胶囊的近红外触发分解

2018年2月6日，复旦大学赵东元院士和李晓敏博士（共同通讯作者）展示了近红外（NIR）诱导的可分解聚合物纳米胶囊。基于偶氮苯官能化聚合物和上/下转换纳米颗粒（U / DCNPs）的逐层共组装，制造了纳米胶囊。当纳米胶囊暴露于980nm光时，由U / DCNP发射的紫外/可见光子可触发框架中偶氮苯基团的光异构化。纳米胶囊可以从大尺寸分解成小的U / DCNP。由于其优化的原始尺寸（约180nm），纳米胶囊可有效避免生物屏障，提供长时间的血液循环（半衰期约5小时），并实现4倍的肿瘤积累。它可以在1小时内快速从肿瘤中消除，并且在近红外触发下释放装载药物用于化学疗法。

文献链接：Near-Infrared Triggered Decomposition of Nanocapsules with High Tumor Accumulation and Stimuli Responsive Fast Elimination（Angew. Chem. Int. Ed.，2018，DOI: 10.1002/anie.201711354）

本文由材料人编辑部生物材料组Meadow供稿，材料牛整理编辑。

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