顶刊动态 | Chem. Rev./AM等生物材料前沿最新科研成果精选【第22期】
1、Chem. Rev. 蛋白质组装：多种构造高度有序纳米结构的方法
图1 蛋白质纳米结构的自组装策略
过去的几十年里，蛋白质组装领域以令人意想不到的速度在发展。在本篇综述文章中，吉林大学的刘俊秋教授（通讯作者）团队汇总了蛋白质组装的最新研究进展，简要介绍了包括生物技术策略、化学策略等在内的自组装方法。此外，研究人员还探讨了利用蛋白质组装设计功能性材料的最新应用进展。文章认为，纳米科学、材料科学以及合成生物学的在蛋白质组装领域的交叉联系将有助于促进这一学科的进一步发展。
文献链接：Protein Assembly: Versatile Approaches to Construct Highly Ordered Nanostructures（Chem. Rev., 2016, DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00228）
2、Adv. Funct. Mater. 具有流动内核纳米颗粒的近红外激光激活的超灵敏药物释放
图2 聚合物纳米颗粒的合成以及两种均聚物的玻璃化转变温度
合肥工业大学的杨显珠教授（通讯作者）课题组利用双嵌段聚合物合成一种聚合物纳米颗粒。这种颗粒负载有抗癌药物DOX和光热试剂IR-780。在近红外光的照射以及光热试剂的辅助作用下，纳米颗粒内部温度极速上升，导致变得具有流动性，对药物起到了可控释放的作用。
文献链接：NIR-Activated Supersensitive Drug Release Using Nanoparticles with a Flow Core（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adfm.201603195）
3、Adv. Funct. Mater. 氮掺杂碳量子点稳定磁性氧化铁纳米探针的体内荧光/磁共振/CT三重生物造影模式
图3 C-Fe3O4 QDs材料的制备及其生物造影应用
东南大学的王雪梅教授课题组合成了超顺磁性的氮掺杂碳铁氧化物杂化量子点用于荧光、磁共振以及CT的三模式生物造影。研究人员利用聚谷氨酸作为前驱体以及稳定剂，通过绿色温和的一步水热合成方法来制备杂化量子点材料。制得的材料表现出优异的水分散性、高量子产率的波长可调荧光性能、光热稳定性、超顺磁性以及良好的生物相容性。这一多功能量子点纳米探针为提高肿瘤高效多样化诊断的便利性提供了可行的方案。
文献链接：Nitrogen-Doped Carbon Quantum Dot Stabilized Magnetic Iron Oxide Nanoprobe for Fluorescence, Magnetic Resonance, and Computed Tomography Triple-Modal In Vivo Bioimaging（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/ adfm.201603084）
4、Adv. Mater. 近红外光触发的偶氮苯脂质体/上转换纳米颗粒杂化囊泡实现药物远程可控传递并克服癌症多重耐药性
图4 近红外光触发的偶氮苯脂质体/上转换纳米颗粒杂化囊泡
复旦大学的张凡教授团队报道了一种新型脂质体药物传输系统（DDS）。在这种DDS中，抗癌药物DOX和表面修饰有卵磷脂的上转换纳米颗粒（UCNPs）被封装在脂质体骨架里。在近红外激光的照射下，UCNPs发射紫外/可见光，致使脂质体骨架中的偶氮苯发生构型异构变化，从而为脂质体骨架创造转动-反转运动并最终实现药物可控释放。实验表明，这一囊泡系统可以有效克服癌症化疗过程中的多重耐药性。
文献链接：Near-Infrared-Triggered Azobenzene-Liposome/Upconversion Nanoparticle Hybrid Vesicles for Remotely Controlled Drug Delivery to Overcome Cancer Multidrug Resistance（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/ adma.201503799）
5、Adv. Mater. 纳米尺度聚合物-MOFs杂化材料高效光热治疗结肠癌
图5 UiO-66@PAN杂化纳米颗粒的制备及其在光热治疗上的应用
中国科学院长春应用化学研究所的谢志刚研究员团队将金属有机骨架材料（MOFs）与近红外吸收的聚合物相结合，制备具有适于细胞吸收的可控尺寸的复合材料。这种纳米颗粒同时具有良好的水分散性、强大的近红外光吸收、高度的热稳定性以及高效的光热转换效率等优点。该研究中制备的聚合物MOF杂化材料在实验中被证明有着高效的癌症体内光热治疗性能。
文献链接：Nanoscale Polymer Metal-Organic Framework Hybrids for Effective Photothermal Therapy of Colon Cancers（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/ adma.201602997）
6、Adv. Funct. Mater. 全能型前药纳米颗粒用于酸触发的精确造影及细胞器特异性癌症结合疗法
图6 靶向肿瘤HOT纳米颗粒及其细胞器造影和抗癌策略
中国科学院上海药物研究所的于海军和李亚平研究员等人设计了一种用于精确造影以及细胞器特异性癌症结合治疗的前药纳米颗粒（prodrug NP）。这一前药纳米颗粒组分包括新近合成的抗癌药物HOT、酸活化的聚苯乙烯以及二氢卟吩e6，此外还利用可渗透肿瘤的靶向配体iRGD进行功能化。在荧光造影的导向下，光动力学疗法和化疗的协同效应对三阴性乳腺癌表现出高效的抑制效果。
文献链接：Versatile Prodrug Nanoparticles for Acid-Triggered Precise Imaging and Organelle-Specific Combination Cancer Therapy（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI: 10.1002/ adfm.201602963）
7、Adv. Funct. Mater.：羊毛角蛋白和丝纤蛋白复合材料通过介观分子网络重建表现出可程序控制特性
图7 角蛋白微丝和丝纤蛋白纳米纤维的分子网络模型示意图
东华大学于伟东教授和厦门大学的Xiang Yang Liu教授等人利用丝纤蛋白(SF,富β-微晶)和角蛋白(富α-螺旋)二级结构的协同作用，制备了具有可调性能的生物相容性复合薄膜。调整SF与角蛋白在薄膜中的比例，使复合膜的延展性、弹性得到增强，膜透明度可达250-2500nm，是优异的可控属性的生物光学材料。
文献链接：Programing Performance of Wool Keratin and Silk Fibroin Composite Materials by Mesoscopic Molecular Network Reconstruction（Adv. Funct. Mater.，2016，DOI: 10.1002/adfm.201603403）
8、Adv. Funct. Mater.：水驱动改变蒲公英冠毛角度引起的自控制输运行为
图8 蒲公英种子的简图
北京航空航天大学刘欢等人研究了蒲公英冠毛对环境湿度变化的响应，揭示了蒲公英自调整输运行为的原理。蒲公英种子中斜交取向排列的管胞受到环境湿度的影响，在各向异性膨胀作用下对冠毛产生定向压力。这种对环境水分做出的响应将允许种子长距离、高效的选择性散布。借此开发了通过整合水凝胶和玻璃纤维得到的仿生智能水致纤维阵列设备，可根据环境湿度可逆转变空间开闭状态。
文献链接：Hydroactuated Configuration Alteration of Fibrous Dandelion Pappi: Toward Self-Controllable Transport Behavior（Adv. Funct. Mater.，2016，DOI: 10.1002/adfm.201602596）
9、Adv. Mater. 温和溶液制备超小功能化Cu2−xSe纳米颗粒作为癌症多模式造影导向光热治疗的诊疗剂
图9 Cu2-xSe-PEG-SH纳米颗粒的表征
苏州大学的李桢特聘教授等人利用温和的水溶液来发展制备具有水溶性和生物相容性特点的超小Cu2−xSe纳米颗粒。这种颗粒的粒径在3.6 ± 0.3 nm范围内，可用于包括光声（PA）、计算机断层扫描（CT）以及单光子发射计算机断层扫描（SPECT）在内的多种造影模式。如在光声造影和光热治疗中表现出高效的光热转换效率；在CT造影中表现出高X射线衰减系数。由此，研究人员认为经过PEG功能化的Cu2−xSe纳米颗粒是实现癌症多模式诊疗的理想材料。
文献链接：Ambient Aqueous Synthesis of Ultrasmall PEGylated Cu2−xSe Nanoparticles as a Multifunctional Theranostic Agent for Multimodal Imaging Guided Photothermal Therapy of Cancer（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201602193）
10、Adv. Mater. 二维糖基薄片实现活性氧靶向胞内生产
图10 糖基配体及glycosheet的超分子自组装
华东理工大学的贺晓鹏和中国科学院药物研究所的李佳等人利用糖基探针（荧光标记的糖基配体）和二维二硫化钼自组装形成一种“糖基薄片（glycosheet）”的超分子结构。研究人员利用这种构造对脱唾液酸糖蛋白（asialoglycoprotein）受体高度表达的细胞系实现了ROS的靶向生产，比起单个糖基探针来说，这种超分子构造对靶向细胞更具亲和力。此外，在光照条件下，超分子构造还能依据特定的行为产生单线态氧用于癌症治疗。
文献链接：Targeted Intracellular Production of Reactive Oxygen Species by a 2D Molybdenum Disulfide Glycosheet（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201602748）
本文由材料人生物材料学习小组John、白皓、杜磊供稿，材料牛编辑整理。
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