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Sci. China Mater. “生物材料给药系统”专刊宣传
时间:2017-06-16 09:55:52 作者:纳米组 点击:274 下载 :
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在巨大的临床需求推动下,药物输送系统(DDS)已经成为生物材料领域的主要研究重点,它们为开发新的治疗手段来预防和治疗衰退性和危及生命的疾病提供了机会。智能生物材料,无论是合成材料还是天然衍生物,结合DDS的独特设计将有助于克服与临床应用相关的一些关键挑战。Science China Materials 2017年第6期出版了“Biomaterial Foundations of Therapeutic Delivery”专刊,包含4篇综述和5篇研究论文。专刊主题侧重于药物制剂、包封、靶向运输以及诊断剂的递送和光疗应用等新型生物材料的开发,充分体现了可用于DDS的生物材料的范围是多样的,研究者在设计功能性DDS时可从诸多选择中灵活地选用合适的研发方案,以实现最佳的效果。

客座编辑
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Hasan Uludağ教授,加拿大阿尔伯塔大学

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顾宁教授,东南大学


综述:基于磁性质的药物递送系统
随着过去几十年来生物医学纳米技术和纳米材料领域的持续发展,基于纳米颗粒的药物输送系统逐渐开始有望应用于临床研究。其中,由于具有良好的生物相容性和优异的多功能负载能力,基于磁性纳米粒子的磁性药物传递系统受到越来越多的关注。东南大学顾宁教授和杨芳教授等总结了磁性药物传递系统的基本物理化学性质,以阐明磁性药物传递系统需要保持适当的性能以满足特定的临床需要;讨论了在设计未来临床应用的磁性药物传递系统时的表面修饰和功能化问题;并重点综述了磁性纳米颗粒、磁性组装体以及磁性微泡、磁性脂质体和生物膜修饰的磁性载体系统的设计和制备最新进展。本综述对目前研究的磁性载体系统的设计、制备和安全性进行了总结,并对未来进一步解决磁性药物传递系统的临床应用瓶颈和前景进行了展望。
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设计磁性药物传递系统需要评估的因素


综述:基于水凝胶的光疗:对抗癌症和细菌感染
水凝胶构成了一类特殊的高分子材料,它们的亲水结构使得其能够在三维网络中保有大量的水。在过去几年中,水凝胶在生物医学领域的应用获得了很大的关注,如作为药物或细胞的载体、组织工程和生物传感器等。特别地,水凝胶作为药物输运系统在光疗中有着显著优点。密歇根大学安娜堡分校陈战教授和东南大学吴富根教授等总结了水凝胶在光疗应用中的最新进展,尤其重点讨论了三种光疗方法(包括光动力治疗、光热治疗和组合治疗)及其在抗癌和抗菌领域的应用。本综述将有助于启发未来的相关研究以进一步拓展这种材料在光疗领域的新应用.
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以壳聚糖衍生物水凝胶为例展示光疗用于治疗癌症的机理

综述:用于肿瘤靶向递药的细胞膜包覆纳米粒子
由于EPR效应,纳米粒子能够在肿瘤部位浓集并提高许多化疗药物的治疗指数。传统纳米递药系统的载体材料主要通过化学合成方法制备,而目前将化学合成载体与天然仿生载体相结合的策略得到越来越多的关注。细胞膜包覆纳米粒子作为新一代仿生纳米制剂,将细胞膜特有的生物学功能与化学合成材料的理化性质相结合,形成更有效的递药系统。复旦大学陆伟跃教授和博士生柴芝兰等就细胞膜包覆纳米粒子的长循环效果及主动靶向作用在肿瘤靶向治疗中的研究进行了总结,并就其在脑部肿瘤治疗中的应用前景进行了展望。
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细胞膜包覆纳米粒子实现长循环效果及主动靶向作用的策略

综述:基因编辑系统非病毒载体的研究进展
II型CRISPR-Cas9系统业已成为一个风靡生物技术领域的基因编辑系统。但将CRISPR-Cas9编辑系统直接用于活体来进行疾病治疗仍受到来自递送载体的制约。大分子量多组份的递运目标物,加上向细胞核递送药物过程的多重生理屏障使得在活体中应用CRISPR-Cas9 面临挑战。目前主流的递送体系是病毒载体,但是出于对病毒载体安全性的考虑,非病毒类载体亟待开发。北卡罗莱纳州立大学顾臻副教授和博士生孙梧进总结了最近在CRISPR-Cas9非病毒载体研究领域的进展,并对其技术难点及未来发展方向展开了讨论。
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基于DNA纳米团的载体通过核酸互补作用调节递送Cas9/sgRNA核糖核蛋白

研究论文:疏水基取代的分枝状聚乙酰亚胺衍生物:促进原发性血管细胞中的转染
针对血管细胞的基因治疗代表了一种有望用于预防和治疗内膜增生、血管支架狭窄和血管成形术后狭窄等病理状态的方法。聚合物非病毒载体的基因传递系统可以安全替代病毒载体,但是为了提高临床效果,它们的治疗效率及细胞相容性还需要进一步改善。加拿大阿尔伯塔大学Hasan Uludağ教授和拉瓦尔大学Daniele Pezzoli博士等合成了一系列被不同疏水基团修饰的分枝状聚乙酰亚胺衍生物(bPEI),并对它们进行了表征及在体外原发性血管细胞内的测试,旨在筛选出具有优异的转染效率和低细胞毒性的传递剂。
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疏水基取代的分枝状聚乙酰亚胺衍生物作为基因载体转染原发性血管细胞

研究论文:多孔方解石相碳酸钙微球的自组装合成及口腔修复应用
多孔碳酸钙微球的弱水溶液稳定性和低再矿化速率限制了其在生物医药领域的应用。为了解决该问题,上海硅酸盐所陈航榕教授和马明副教授等通过“气体扩散-陈化” 两步策略制备了具有大孔结构和方解石相的碳酸钙微球材料。该合成策略反应条件温和,同时不需要使用模板剂和晶型导向剂,能够确保微球产物的生物安全性。所制备的碳酸钙微球可以吸附大量的免疫球蛋白IgY,并表现出增强抑制口腔变形链球菌的能力。此外,研究显示该微球可以在水溶液中保持较高的结构稳定性,而在人体体液和唾液环境中快速再矿化并转变成羟基磷灰石结构,对牙本质小管具有较佳的封闭效果,为其用于治疗牙本质过敏症提供了依据。
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多孔方解石相碳酸钙微球的自组装合成及其牙齿修复过程示意图

研究论文:基于乳液微流控技术的核壳结构复合微胶囊药物载体开发研究
微胶囊在药物递送系统中具有重要的应用价值。东南大学赵远锦教授课题组提出了一种可协同运输和缓慢释放药物的微胶囊,其由明胶甲基丙烯酸接枝共聚物(GelMa)内核和聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)外壳组成。在微胶囊的制备过程中,可分别在内核和壳层中包裹不同的药物,实现协同给药。该过程避免了乳液的破损及包裹液的流出,因此可显著提高药物的包裹效率。由于所制备的微胶囊内核和外壳都为固化状态,其包裹的活性药物只能随着载体材料的降解而缓慢释放出来,这就避免了其他种类药物载体所面临的药物突释现象。本研究所开发的微胶囊的这些优良特性使其成为药物递送系统中的理想选择。
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乳液微流控技术制备核壳结构复合微胶囊药物载体的过程示意图

研究论文:Gd2O3/CuS复合白蛋白纳米粒的合成及其在肿瘤诊疗一体化中的应用
苏州大学陈华兵教授和苏大第二附属医院沈钧康教授等采用白蛋白纳米反应器合成了Gd2O3/CuS双组分复合纳米粒,并将其成功应用于肿瘤的诊断与治疗。研究发现复合纳米粒中Gd/Cu比例可有效调控其纵向弛豫系数,其磁共振造影性能数倍于目前常用的Gd-DTPA。同时,可通过化学偶联在蛋白表面修饰近红外荧光探针Cy7.5,得到Cy7.5-Gd2O3/CuS纳米粒,实现近红外荧光成像与磁共振成像的多模态成像。该复合纳米粒具有良好的光稳定性、较高的光热转换系数、较强的细胞摄取和肿瘤靶向效应,实现了精确的肿瘤光热消融治疗。该方法提供了一种快速、简便、通用的多组分纳米粒构建平台,为肿瘤诊疗一体化纳米材料的发展提供了新的契机。
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白蛋白纳米反应器合成Gd2O3/CuS复合纳米粒及其肿瘤诊疗机理示意图

研究快报:调节位点特异性干扰素-聚合物偶联物的分子量以优化抗癌作用  
治疗性蛋白质共价结合蛋白质抗性聚合物是被广泛使用的延长其体内半衰期的方法。然而,聚合物的分子量对蛋白质-聚合物偶联物体外和体内性能的影响尚未得到很好的阐明。清华大学高卫平教授和博士生胡瑾等报道了在干扰素-α (IFN-α)C末端原位聚合聚(寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯) (POEGMA)得到IFN-POEGMA偶联物,并研究了聚合物分子量对IFN-α的体外和体内性能的影响。该论文结果为蛋白质-聚合物偶联物分子尺寸效应提供了新的佐证,可为设计下一代蛋白质-聚合物偶联物提供参考,通过减少给药频率和不良反应并改善治疗效果而使患者受益。
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干扰素-α的C末端原位聚合POEGMA示意图及其体内抗肿瘤效果

专刊文章可进入期刊网站下载全文,链接:http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCMs/60/6?slug=Browse
Science China Materials(SCMs)于2014年12月正式创刊,由清华大学李亚栋院士担任主编、《中国科学》杂志社出版,是《中国科学》系列期刊之一,与Springer出版集团合作面向海外发行。刊物设有评述、论文、快报、观点等栏目,主要报道特种金属功能/结构材料、新型无机非金属材料、先进有机高分子材料/生物材料、高性能复合材料、材料表面与界面、材料检测与分析技术等材料科学研究领域基础理论和应用研究方面具有创新性、高水平和重要科学意义的最新研究进展。该刊于2017年2月被SCI收录,在刚刚发布的JCR报告中首个影响因子为3.956,进入全球同学科期刊排名前25%,即Q1区。