顶刊动态 | Nature Materials/ACS Nano期刊生物材料学术进展汇总（5.20-5.27）

1、Nature Materials：由双曲超材料构成的极度灵敏生物传感器

图1 超材料的构成

等离子体生物传感器能实时的探测到某些生物分子，可以用在医学研究和疾病诊断上，但是它们无法探测到高度稀释溶液中的低分子量（<500Da）生物分子。

最近美国西储大学的Kandammathe Valiyaveedu Sreekanth等人用双曲超材料（这种超材料由Au和Al2O3薄膜交替组成）制备了一个小型的等离子体生物传感器，成功地探测到了高度稀释溶液中分子量为244Da的生物分子。

文献链接：Extreme sensitivity biosensing platform based on hyperbolic metamaterials（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4609）

2、ACS Nano：介孔WO3纳米纤维探测呼出气体中的生物标志物

图2 在去铁铁蛋白中生成催化性纳米粒子的示意图

通过分析呼出的气体来进行疾病诊断已经被越来越重视，因为它对人体无害且无需对操作人员进行长期培训。但是由于人类呼出的气体非常潮湿且含有的分子种类非常多，对某种分子进行选择性探测变得非常困难。

最近韩国先进科技学院的Sang-Joon Kim等人先在去铁铁蛋白的空腔内生成有催化性的纳米粒子（Pt、 Pd和 Rh），然后再将这种蛋白分散在含W前驱体的纺丝液中进行静电纺丝，最后将纺丝所得的纤维进行煅烧得到了WO3纳米纤维。这种纤维含有介孔并且催化性纳米粒子这它里面是均匀分散的，因此探测的灵敏度很高，他们用这种纤维探测到了人类呼出气体中含量很少的丙酮、甲苯和硫化氢等气体。

文献链接：Mesoporous WO3 Nanofibers with Protein-Templated Nanoscale Catalysts for Detection of Trace Biomarkers in Exhaled Breath（ACS Nano，2016，DOI: 10.1021/acsnano.6b01196）

3、Nature Materials：内部建有血管系统的可生物降解支架

图3 含有血管的“组织”

目前很多人体组织都可以在体外培养，但是由于复制组织中的血管系统非常困难，所以只有非常薄的组织才能被成功移植到人体内。

最近加拿大多伦多大学的Boyang Zhang等人用有特定图案的聚合物薄片组合成了三维血管系统，然后再“注入”细胞就得到了各种组织。他们用这种方法得到的肝脏和心脏组织中的血管能运输相关的治疗药物，并且很容易将血管与小鼠组织中的血管接和。这种支架有望于用在组织再生方面。

文献链接：Biodegradable scaffold with built-in vasculature for organ-on-a-chip engineering and direct surgical anastomosis（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4570）

4、Nature Materials：能在线监测和调节组织功能的心脏补丁

图4 心脏补丁的结构示意图

心脏补丁一般通过在多孔的支架上生长心肌细胞来获得，但是这种补丁不能监测自身性能的好坏，也不能通过外部刺激来激活它的某些功能。

最近以色列台拉维夫大学的Ron Feiner等人制备了一个包含导电网络的心脏补丁，这种补丁里面有很多自由站立的电极，并且在指定的电极上还有电活性聚合物（里面包含有治疗药物）。这种补丁能够监测自身心肌细胞的电学信号，并且能够在需要的时候提供电刺激和治疗药物，因此有望应用于控制治疗和心脏功能调节方面。

文献链接：Engineered hybrid cardiac patches with multifunctional electronics for online monitoring and regulation of tissue function（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4590）

5、Nature Materials：顺磁性氟化纳米乳化液应用于核磁共振成像

氟原子核是核磁共振成像（MRI）常用的原子核，由于人体内氟的含量很低，所以用它来成像能得到很高的信噪比。

最近美国加州大学的Alexander A. Kislukhin等人制备了一种全氟化碳基的纳米乳化液，并且用不同的过渡金属和镧系金属离子使其金属化。这种乳化液中原子核的T1弛豫时间缩短，大大提高了成像的速率和信噪比，使其能够对细胞进行探测。

文献链接：Paramagnetic fluorinated nanoemulsions for sensitive cellular fluorine-19 magnetic resonance imaging（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4570）

6、Nature Materials：DNA框架在自组装三维晶格方面的应用

图5 金纳米粒子（黄色）与DNA框架（灰色）结合生成三维晶格

纳米/微米粒子可以通过自组装成为有序的三维晶格，但是一种颗粒往往只能组成一种类型的晶格。

最近美国布鲁克海文国家实验室的Ye Tian等人将金纳米粒子和不同类型的DNA框架结合，然后缓慢退火得到了不同类型的晶格。金纳米粒子表面有寡核苷酸，寡核苷酸能被吸附在DNA框架的顶点上，最后形成的晶格类型由DNA框架的类型决定。

文献链接：Lattice engineering through nanoparticle–DNA frameworks（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4571）

本文由材料人生物材料学习小组CZM供稿，材料牛编辑整理。

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