國家納米中心“智能”生物納米材料研究取得進(jìn)展

       原標(biāo)題：國家納米中心“智能”生物納米材料研究取得進(jìn)展

　　組裝納米材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和生物學(xué)效應(yīng)使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注和認(rèn)可。納米材料在復(fù)雜生命體中的傳遞過程中會遇到不同的生物界面，使得本質(zhì)上處于動態(tài)平衡的組裝納米材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生改變。為了實(shí)現(xiàn)組裝納米材料可靠而精準(zhǔn)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，科學(xué)家們通常著力于超高穩(wěn)定的組裝納米材料的制備；同時，也可以利用生物界面去調(diào)控納米材料的組裝，使納米材料變得更加“智能”。

　　基于調(diào)控組裝的理念，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心王浩課題組致力于發(fā)展活體原位自組裝新型生物納米材料，近年來取得了一系列進(jìn)展。他們開發(fā)了一系列多肽類和熒光分子類的組裝模塊，利用特殊的組裝發(fā)光分子模塊進(jìn)行活體組裝調(diào)控的“觀察”。輔以電子顯微鏡，對組裝納米顆粒調(diào)控形成纖維進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)氫鍵是轉(zhuǎn)化的內(nèi)驅(qū)力，通過親疏水平衡、給受體相互作用可以調(diào)控組裝。他們利用體內(nèi)酸堿度，在特定腫瘤部位實(shí)現(xiàn)組裝調(diào)控構(gòu)筑藥物遞送“主體”，并高效低毒地完成“兩步法”給藥(Adv. Mater. 2017, 29, 1605869)。同時，他們通過活體模板調(diào)控，將納米顆粒轉(zhuǎn)化纖維并構(gòu)筑“人工細(xì)胞外基質(zhì)”。人工構(gòu)筑的細(xì)胞外基質(zhì)形成腫瘤轉(zhuǎn)移的屏障，從而實(shí)現(xiàn)了抑制腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移 (ACS Nano, 2017, 11, 4086–4096)。由于多肽組裝調(diào)控方面系統(tǒng)而有特色的工作，他們受邀撰寫了綜述(Adv. Mater. 2018, 30, 1703444)。

　　最近，國家納米中心研究員王浩、王磊和東北師范大學(xué)教授張景萍通過調(diào)控多肽聚合物與阿爾茲海默相關(guān)的Aβ淀粉樣蛋白的組裝，使Aβ進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。并同時通過激活細(xì)胞自噬，利用細(xì)胞自身降解Aβ，降低了Aβ的神經(jīng)毒性，提高了阿爾茲海默癥老鼠的記憶力。相關(guān)研究成果被《自然-通訊》(Nature Communications, 2018, DOI:10.1038/s41467-018-04255-z)接收；該工作已申請中國發(fā)明專利（專利申請?zhí)枺篊N2017028528.X）。該工作由羅強(qiáng)、林耀新和楊培培(共同第一作者)共同完成，羅強(qiáng)負(fù)責(zé)材料的制備，林耀新負(fù)責(zé)生物實(shí)驗(yàn)，楊培培負(fù)責(zé)材料的性質(zhì)測試。

　　清除Aβ可能是治療阿爾茲海默癥的一種有效手段。目前設(shè)計的藥物可以延緩Aβ的聚集，但是臨床效果并不是很滿意。眾多的實(shí)驗(yàn)表明有效地清除Aβ淀粉樣蛋白是治療的關(guān)鍵點(diǎn)之一。王浩研究團(tuán)隊報道了一種多肽-聚合物納米材料(即納米清道夫)，具有捕獲和清除Aβ的功能。首先，通過尾靜脈注射清道夫可以通過血腦屏障到達(dá)病灶部位，通過疏水和氫鍵作用與Aβ形成共組裝體，實(shí)現(xiàn)了對Aβ的高效捕獲；進(jìn)而攜載Aβ的納米清道夫可以大量進(jìn)入細(xì)胞并激活細(xì)胞自噬機(jī)制，利用細(xì)胞降解Aβ，從而有效地清除Aβ并降低神經(jīng)毒性。最后在治療阿爾茲海默癥轉(zhuǎn)基因老鼠模型中，發(fā)現(xiàn)老鼠腦部的Aβ斑塊顯著降低，并且水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示老鼠的記憶力得到了有效恢復(fù)。納米清道夫有望成為治療阿爾茲海默癥的一種有效方法。

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家杰出青年科學(xué)基金、基金委創(chuàng)新群體項目、中科院國際合作、交叉團(tuán)隊等的支持。

圖：納米清道夫的工作機(jī)理。納米清道夫通過共組裝捕獲Aβ，并將其攜載入胞，進(jìn)而激活細(xì)胞自噬有效地降解Aβ。

(轉(zhuǎn)自新浪)