纳米医学周刊 | 施剑林、阎锡蕴、Kataoka、陈小元、梁兴杰、李富友、张先正、周绍兵等一周成果精选(第3期)
奇物论 2020-03-25

本周纳米医学周刊第3期,奇物论编辑部精选了18篇纳米医学和成像传感相关的文献资料,并进行了汇总和整理,供感兴趣的老师和同学参考。其中包括刺激响应性纳米粒子、荧光探针与检测、纳米酶和催化医学以及其他相关的纳米医学等等,其中不乏亮点之作,也欢迎大家多提宝贵意见,帮助我们将每周周刊办的更好。


一、刺激响应性纳米粒子


1.Nature Nanotech:养虎为患!癌细胞培养无药纳米粒长大却杀死自身

韩国基础科学研究所Bartosz A.Grzybowski和Kristiana Kandere-Grzybowska等人报道了一种“无药”策略,通过控制溶酶体中的携带两种电荷惰性金纳米颗的聚集状态来杀死癌细胞。

       

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Borkowska,M., et al. Targetedcrystallization of mixed-charge nanoparticles in lysosomesinduces selectivedeath of cancer cells. Nat. Nanotechnol. (2020).

https://doi.org/10.1038/s41565-020-0643-3

 

2.Nano Lett.:纳米前药低毒高效治疗类风湿性关节炎

考虑到物理封装的有效载荷具有药物突释和/或低载药量,启动创新的前药策略以优化模块化纳米药物的设计是至关重要的。在此,国家纳米科学中心梁兴杰、南开大学郭术涛等人设计了模块化的pH敏感型地塞米松丙酮基缩酮连接前药(AKP-dexs),并将其制成纳米粒子。


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Yang Xu, et al. ModularAcid-Activatable Acetone-Based Ketal-Linked Nanomedicine by DexamethasoneProdrugs for Enhanced Anti-Rheumatoid Arthritis with Low Side Effects, NanoLett., 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b05340

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b05340

 

3.Angew:糖衣炮弹!葡萄糖包裹聚合物纳米载体跨血脑屏障递送药物

目前反义寡核苷酸(ASO)治疗中枢神经系统(CNS)疾病的方法是通过侵入性给药,给患者带来很大负担。为了减轻这一负担,东京大学Kazunori Kataoka(片冈一则)院士和KanjiroMiyata等人报道了通过使用血糖控制作为外部触发,跨越血脑屏障,向大脑系统性输送ASO。

 

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Min, H.S., et al. (2020), SystemicBrain Delivery of Antisense Oligonucleotides across the Blood–Brain Barrierwith a Glucose‐Coated Polymeric Nanocarrier. Angew. Chem. Int. Ed..

DOI:10.1002/anie.201914751

https://doi.org/10.1002/anie.201914751

 

4.Biomaterials:卵黄-壳纳米囊泡同时实现药物释放和T1 MRI激活

开发具有时空可控的药物释放机制和可激活成像能力的纳米药物在技术上仍然具有挑战性。在此,美国国立卫生研究院陈小元、南方医科大学沈折玉、吉林大学中日联谊医院Jianshi Du等人开发了一种蛋黄-壳型GSH响应性纳米囊泡(NVs),可以达到此目的,这项研究有助于在精密纳米医学中复杂的纳米药物的设计。


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Dahai Liu, et al. Yolk-shellnanovesicles endow glutathione-responsive concurrent drug release and T1 MRIactivation for cancer theranostics, Biomaterials, 2020.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119979

 

5. AM:金属-有机框架纳米颗粒在细胞外pH调控下诱导细胞焦亡

离子稳态对细胞生存至关重要,而特定离子浓度的升高被用来启动不同形式的程序性细胞死亡。然而,由于细胞对离子输入的严格调控,以可控的方式研究某些离子对细胞的影响一直受到阻碍。德国慕尼黑大学Hanna Engelke、西班牙BCMaterials的Stefan Wuttke等人的研究表明脂质包裹的铁基金属-有机框架纳米颗粒能够将大量的铁离子递送和释放到细胞内。

 

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Evelyn Ploetz, et al. Metal–OrganicFramework Nanoparticles Induce Pyroptosis in Cells Controlled by the ExtracellularpH, Adv. Mater., 2020.

DOI: 10.1002/adma.201907267

https://doi.org/10.1002/adma.201907267

 

6.Biomaterials:近红外光触发分解的纳米平台用于增强对肿瘤的穿透和化疗

纳米药物的穿透性较差往往会导致纳米药物在肿瘤深部组织的积累很少,从而大大降低了化疗效率。西南交通大学赵静雅老师、郭星教授和周绍兵教授合作开发了一种Arg-Gly-Asp-Phe-Lys肽(cRGD)修饰的,近红外(NIR)光引发分解的脂质体纳米平台 (PAM/Pt@IcLipo)用于增强药物对肿瘤的穿透和化疗效果。

 

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Xiang Xiong. Et al. A NIR light triggereddisintegratable nanoplatform for enhanced penetration and chemotherapy in deeptumor tissues. Biomaterials. 2020

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220300867

 

二、光学治疗


7.AM:富铜普鲁士蓝纳米药物用于放大光热治疗

毒性较低且在特定肿瘤组织上有效的抗癌剂已成为对抗癌症的新范例。最近,人们致力于通过化学反应将临床批准的药物转变为特定肿瘤微环境中的抗癌药物。有鉴于此,中国科学院上海硅酸盐研究所的施剑林院士和陈雨等人构筑了中空的普鲁士蓝(HMPB)基纳米药物DSF@PVP/Cu-HMPB,实现了DSF的原位化学反应激活和高热增强的化学疗法。


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Wencheng Wu et al. Copper-EnrichedPrussian Blue Nanomedicine for In Situ Disulfiram Toxification and PhotothermalAntitumor Amplification. Adv. Mater. 2020, 2000542.

DOI: 10.1002/adma.202000542

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202000542

 

8.Biomaterials:用于siRNA介导的低温光热疗法的聚多巴胺涂层核酸纳米凝胶

光热疗法(PTT)通常需要将肿瘤病变的温度维持在50°C以上,这有可能诱发局部炎症和肿瘤转移。为了避免这些副作用,在PTT治疗期间在相对较低的温度(42–45℃)下获得有效的抗肿瘤功效至关重要。有鉴于此,上海交通大学张川和上海交通大学附属第六人民医院李跃华等研究人员,设计了一种聚多巴胺(PDA)涂层的核酸纳米凝胶,作为siRNA介导的低温PTT的治疗复合物。


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Fei Ding, et al. Polydopamine-coatednucleic acid nanogel for siRNA-Mediated low-temperature photothermal therapy.Biomaterials, 2020.

DOI:10.1016/j.biomaterials.2020.119976

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220302222

 

9.Small:用于光疗和化疗的低暗毒性和强近红外激发的铱(III)配合物衍生聚合物胶束

铱(III)配合物是光动力疗法的有力候选者。但其水溶性差、暗毒性大、近红外区(NIR区)吸收可忽略不计,阻碍了其临床应用。有鉴于此,东南大学苟少华、房雷和香港城市大学Chenjie Xu等研究人员,开发了基于铱(III)配合物的聚合物胶束体系。


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Jian Zhao, et al. Iridium(III)Complex–Derived Polymeric Micelles with Low Dark Toxicity and Strong NIRExcitation for Phototherapy and Chemotherapy. Small, 2020.

DOI:10.1002/smll.202000363

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202000363

 

三、荧光探针与检测


10.AM:多重NIR-II探针用于淋巴结侵入的癌症检测和成像引导手术

肿瘤淋巴结(LN)转移是肿瘤分期和治疗决策的主要预后因素。然而,同时可视化转移和进行成像引导的淋巴结手术是具有挑战性的。于此,美国国立卫生研究院陈小元、南方科技大学梁永晔、武汉理工大学张明曦和吉林大学朱守俊等人报道了使用非重叠NIR-II探针的多重近红外-II(NIR-II)体内成像系统,其具有显着抑制的光子散射和零自发荧光,从而可以可视化转移性肿瘤和肿瘤转移性近端LNs切除。


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Tian, R., et al. Multiplexed NIR‐IIProbes for Lymph Node‐Invaded Cancer Detection and Imaging‐Guided Surgery. Adv.Mater. 2020, 32, 1907365.

https://doi.org/10.1002/adma.201907365

 

11.Nanoscale:具有增强NIR-II发光性能的Ln3+掺杂纳米颗粒用于小鼠血管成像

在NIR-II (1000-1700 nm)区工作的探针具有比传统I区(700-950 nm)探针更高的分辨率和更小的自荧光。复旦大学冯玮教授和李富友教授合作设计并合成了具有核/壳/壳结构的稀土离子掺杂的探针,其会被808nm光激发并在NIR-II区发出明亮的光。


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Cong Cao. et al. Ln3+-dopednanoparticles with enhanced NIR-II luminescence for lighting up blood vesselsin mice. Nanoscale. 2020

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nr/d0nr01098g#!divAbstract

 

12.Small:通过对发光金纳米粒子的表面处理,实现单线态氧生成的双向调控

已经观察到超小发光金纳米颗粒(AuNPs)产生单线态氧(1O2),但调节纳米贵金属产生1O2的能力仍然具有挑战性。有鉴于此,华南理工大学刘锦斌等研究人员,超小AuNPs(d≈1.8nm)的产氧能力与表面因素(包括Au(I)种类的数量和表面电荷)密切相关。


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Lulu Liu, et al. BidirectionalRegulation of Singlet Oxygen Generation from Luminescent Gold Nanoparticlesthrough Surface Manipulation. Small, 2020.

DOI:10.1002/smll.202000011

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202000011

 

四、纳米酶与催化医学


13. AFM:过氧化物酶样纳米酶诱导一种新形式的细胞死亡并抑制体内肿瘤生长

具有固有酶性质的纳米材料,被称为纳米酶,已经引起了人们的极大兴趣,尽管关于它们在细胞或体内的生物学特性的信息有限。有鉴于此,北京理工大学梁敏敏、中国科学院生物物理研究所阎锡蕴院士和哈佛大学附属麻省总医院Hak Soo Choi等研究人员,发现具有过氧化物酶样活性的纳米材料通过依赖于ATP柠檬酸裂解酶(ACLY)的大鼠肉瘤病毒癌基因(RAS)信号机制触发了一种新的细胞死亡形式。

 

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Peixia Wang, et al. Peroxidase‐LikeNanozymes Induce a Novel Form of Cell Death and Inhibit Tumor Growth In Vivo.Advanced Functional Materials, 2020.

DOI:10.1002/adfm.202000647

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202000647

 

14. Chem. Sci:级联纳米诊疗系统用于肿瘤特异性生物催化和协同治疗

基于葡萄糖氧化酶(GOD)的协同癌症治疗因其良好的生物相容性和生物可降解在癌症治疗领域引起了人们的广泛关注。然而,这一新兴的治疗系统在目前仍然需要一种可实时预测和调节GOD体内生物催化行为的策略,以最大程度地降低其对正常组织的副作用。华东理工大学郭志前教授开发了一种结合了GOD催化的氧化应激和双通道荧光传感的肿瘤特异性级联纳米诊疗系统(BNG),该系统可显著提高协同治疗的疗效并实时反馈相关信息。


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Ruofei Wang. et al. In vivo real-timetracking of tumor-specific biocatalysis in cascade nanotheranostics enablesynergistic cancer treatment. Chemical Science. 2020

DOI: 10.1039/d0sc00290a

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/sc/d0sc00290a#!divAbstract

 

五、其他纳米医学(免疫治疗、炎症治疗)


15.Nano Lett:纳米壳递送STING激动剂至肿瘤细胞内增强抗癌化学免疫治疗

许多有效的抗癌治疗方法的成功归功于诱导癌细胞免疫原性细胞死亡(ICD),ICD可导致内源性危险信号与肿瘤抗原一起释放,从而有效地启动抗癌免疫。在此,中国台湾阳明大学Che-Ming Jack Hu等人描述了一种通过使用空心聚合物纳米壳将干扰素基因刺激因子(STING)激动剂输送到肿瘤细胞中来人工诱导ICD的策略。


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Saborni Chattopadhyay, et al. SyntheticImmunogenic Cell Death Mediated by Intracellular Delivery of STING Agonist NanoshellsEnhances Anticancer Chemo-immunotherapy, Nano Lett., 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04094

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04094

 

16.Biomaterials:仿生CO纳米发生器用于I型糖尿病治疗

糖尿病是一个日益严重的健康问题,并伴有严重影响患者生活质量和生存的炎症性并发症。一氧化碳(CO)因其抗炎、抗凋亡等特性,已成为治疗自身免疫性疾病的潜在治疗分子。在此,武汉大学张先正、曾旋、Rong Lei等人构建了一种基于介孔二氧化硅的仿生CO纳米生成器(mMMn),用于I型糖尿病治疗。

 

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Cheng Zhang, et al. Biomimetic carbonmonoxide nanogenerator ameliorates streptozotocin induced type 1 diabetes inmice. Biomaterials, 2020.

DOI:10.1016/j.biomaterials.2020.119986

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119986

 

17.Biomaterials:负载姜黄素的纳米颗粒靶向免疫调节血脑屏障上的炎性单核细胞延缓了实验性自身免疫性脑脊髓炎

由于多种自身抗原引起的复杂发病机理,很难进行多发性硬化症(MS)的早期诊断和治疗。单核细胞在MS的过程中起重要作用,尤其是当大多数扩增的炎性单核细胞通过BBB促进神经元损伤并募集更多的免疫细胞渗入中枢神经系统(CNS)时。有鉴于此,华中科技大学Zhihong Zhang等研究人员,将单核细胞作为治疗MS的有效免疫靶点,采用高密度脂蛋白模拟肽-磷脂支架(HPPS)作为载体来提高姜黄素的生物利用度。

 

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Lisen Lu, et al. Targetedimmunomodulation of inflammatory monocytes across the blood-brain barrier bycurcumin-loaded nanoparticles delays the progression of experimental autoimmuneencephalomyelitis. Biomaterials, 2020.

DOI:10.1016/j.biomaterials.2020.119987

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220302337

 

18.ACS. Appl. Inter. Mater:基于MOF/Ag的复合纳米材料用于快速协同灭菌

金属有机骨架(MOFs)作为一种优良的药物载体,为对抗致病性细菌感染提供了许多新的策略。目前虽然可以很容易地将各种抗菌金属离子引入MOFs进行化学治疗,但这种单一模式的杀菌方法往往所需使用的剂量大,抗菌效率有限,灭菌速度也很慢。四川大学邱逦教授、程冲研究员和赵长生教授合作报道了一种MOF/Ag衍生的纳米复合材料,该材料具有高效的金属离子释放能力和优异的光热转换效应,可以实现协同杀菌。


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Ye Yang. et al. Metal−OrganicFramework/Ag-Based Hybrid Nanoagents for Rapid and Synergistic BacterialEradication. ACS Applied Materials Interfaces. 2020

DOI: 10.1021/acsami.0c01666

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c01666

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