國家納米中心“活體自組裝”生物納米材料研究工作獲進(jìn)展

　　近日，中國科學(xué)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(xì)胞內(nèi)構(gòu)建了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的納米材料，并提出了全新的細(xì)胞內(nèi)原位聚合和組裝策略，為功能性納米材料的設(shè)計(jì)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(rèn)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(dú)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。因此，王浩課題組提出了“活體自組裝”理念，獨(dú)特設(shè)計(jì)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(shí)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(dú)特思路，為生物醫(yī)用納米材料領(lǐng)域的設(shè)計(jì)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)對活體器官、組織和細(xì)胞的功能影響顯得尤為重要。前期報(bào)道指出，特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在生命體中扮演者獨(dú)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響生物功能，例如界面的形態(tài)會(huì)誘導(dǎo)干細(xì)胞定向分化、決定細(xì)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)與生物功能之間的關(guān)系，將為精準(zhǔn)功能化納米材料的設(shè)計(jì)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?fù)浣Y(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(xì)胞內(nèi)原位聚合和組裝的新方法，首次實(shí)現(xiàn)了在細(xì)胞內(nèi)平行構(gòu)筑不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的納米材料，為研究胞漿拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系提供了有效手段。通過設(shè)計(jì)不同氨基酸序列的多肽聚合單體，實(shí)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)控；在細(xì)胞和組織水平原位的證實(shí)了多肽單體的聚合和組裝過程；綜合評價(jià)了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的納米組裝體的滯留效應(yīng)和細(xì)胞毒性等生物功能，為精準(zhǔn)設(shè)計(jì)功能化納米材料提供基礎(chǔ)參考。

　　研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、創(chuàng)新群體項(xiàng)目、中科院國際合作、交叉團(tuán)隊(duì)、青促會(huì)等的支持。

國家納米中心“活體自組裝”生物納米材料研究工作獲進(jìn)展