近日，中科院國家納米科學(xué)中心王浩課題組通過發(fā)展“活體自組裝”技術(shù)，在細胞內(nèi)構(gòu)建了不同拓撲結(jié)構(gòu)的納米材料，并提出了全新的細胞內(nèi)原位聚合和組裝策略，為功能性納米材料的設(shè)計提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ上，并已申請中國發(fā)明專利。
納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已被廣泛研究和認可，例如藥物遞送、組織工程等均得到了深入研究。但納米材料獨特的生物界面效應(yīng)，使其在復(fù)雜生命體中的遞送過程、物理化學(xué)轉(zhuǎn)化以及蓄積代謝等問題變得十分棘手。王浩課題組提出了“活體自組裝”理念，獨特設(shè)計納米材料的建筑單元，將外源引入的分子參與到生命體的功能性組裝過程中，實現(xiàn)了在生理環(huán)境下自發(fā)的納米材料構(gòu)建和功能化。這一獨特思路，為生物醫(yī)用納米材料領(lǐng)域的設(shè)計和應(yīng)用提供了新視角和新途徑。
在納米材料的生物功能應(yīng)用中，拓撲結(jié)構(gòu)對活體器官、組織和細胞的功能影響尤為重要。據(jù)悉，特定拓撲結(jié)構(gòu)在生命體中扮演著獨特的角色，例如雙螺旋結(jié)構(gòu)的ＤＮＡ、具有特定３Ｄ結(jié)構(gòu)的蛋白大分子以及各種傳導(dǎo)信號的分子復(fù)合體等。材料和界面的拓撲結(jié)構(gòu)影響生物功能，例如界面的形態(tài)會誘導(dǎo)干細胞定向分化、決定細胞遷移和內(nèi)吞等功能。因此，深入研究在特定區(qū)域內(nèi)材料拓撲結(jié)構(gòu)與生物功能之間的關(guān)系，將為精準功能化納米材料的設(shè)計提供指導(dǎo)。目前，體外構(gòu)筑的納米材料，不能區(qū)分界面和胞內(nèi)作用，干擾了限域拓撲結(jié)構(gòu)和生物功能關(guān)系的分析和理解。
針對特定區(qū)域內(nèi)材料與功能之間的關(guān)系研究，王浩課題組發(fā)展了細胞內(nèi)原位聚合和組裝的新方法，首次實現(xiàn)了在細胞內(nèi)平行構(gòu)筑不同拓撲結(jié)構(gòu)的納米材料，為研究胞漿拓撲結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系提供了有效手段。通過設(shè)計不同氨基酸序列的多肽聚合單體，實現(xiàn)了在胞內(nèi)聚合過程中，對聚合物分子量大小、溫敏性質(zhì)以及組裝后的拓撲結(jié)構(gòu)的調(diào)控；在細胞和組織水平原位的證實了多肽單體的聚合和組裝過程；綜合評價了不同拓撲結(jié)構(gòu)的納米組裝體的滯留效應(yīng)和細胞毒性等生物功能，為精準設(shè)計功能化納米材料提供基礎(chǔ)參考。（劉明）
轉(zhuǎn)自：中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報
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