過程工程所等發(fā)現(xiàn)“隱形”二維納米材料活化巨噬細(xì)胞的機(jī)制

　　二維納米材料（例如石墨烯、二硫化鉬等）憑借獨(dú)特的理化性質(zhì)，在藥物運(yùn)輸、基因轉(zhuǎn)染、組織工程、腫瘤治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景。為了減少體內(nèi)的聚集，這些二維納米材料在應(yīng)用時(shí)也需要在表面進(jìn)一步修飾聚乙二醇（PEG），并且以往的研究也認(rèn)為這種修飾可以減少巨噬細(xì)胞的攝取并增加體內(nèi)的生物兼容性，所以也被形象地稱為PEG的“隱形”效應(yīng)。

　　中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生物材料與生物劑型課題組在前期的研究中發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞與氧化石墨烯的相互作用完全不同于傳統(tǒng)球形顆粒（Biomaterials, 2012, 33, 4013; Nanoscale, 2015, 7, 19949）。近期該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，修飾PEG后的氧化石墨烯（nGO-PEG）雖然不會(huì)被巨噬細(xì)胞內(nèi)吞，但卻會(huì)加速巨噬細(xì)胞膜流動(dòng)性、促進(jìn)巨噬細(xì)胞遷移速率并誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量炎癥相關(guān)細(xì)胞因子（圖1）。通過與哥倫比亞大學(xué)教授周如鴻課題組的合作，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，nGO-PEG可以借助表面摩擦和嵌插入膜兩種方式與巨噬細(xì)胞發(fā)生相互作用；在此過程中，nGO-PEG會(huì)通過刺激細(xì)胞膜上整合素αvβ8激活內(nèi)部信號(hào)，最終活化巨噬細(xì)胞（圖2）。該研究不僅發(fā)現(xiàn)了活化巨噬細(xì)胞的全新機(jī)制，也再次提示二維納米材料特殊的維度可能引發(fā)截然不同的納米-生物界面效應(yīng)，在進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用時(shí)需格外關(guān)注。

　　相關(guān)研究?jī)?nèi)容發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications，8, 14537）上，羅娜娜和Jeffrey K. Weber為論文的并列第一作者，中科院過程工程所研究員馬光輝、魏煒以及哥倫比亞大學(xué)周如鴻為通訊作者。該研究得到了國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2014ZX09102045）、“973”項(xiàng)目（2013CB531500）等基金的支持。

　　圖1 nGO-PEG與巨噬細(xì)胞作用后的細(xì)胞行為變化：（a）巨噬細(xì)胞不吞噬nGO-PEG；（b）巨噬細(xì)胞分泌大量炎癥相關(guān)細(xì)胞因子；（c）膜流動(dòng)性加快；（d）細(xì)胞遷移速率增加

　　圖2 nGO-PEG活化巨噬細(xì)胞的機(jī)制：（a）計(jì)算模擬揭示nGO與細(xì)胞膜的兩種作用方式；（b）膜相關(guān)基因的變化；（c）Integrin β8表達(dá)上調(diào)；（e）活化通路