國家納米科學(xué)中心在納米材料研發(fā)領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展,特別是在納米蛋白冠介導(dǎo)的納米材料體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和生物利用等關(guān)鍵研究方法上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新突破。這一進(jìn)展不僅深化了對納米材料與生命系統(tǒng)相互作用機(jī)制的理解,也為納米材料的安全應(yīng)用與高效設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。
納米材料因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),在生物醫(yī)學(xué)、能源、環(huán)境等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。當(dāng)納米材料進(jìn)入生物體內(nèi),會迅速與生物流體(如血液)中的蛋白質(zhì)等生物分子相互作用,形成一層動態(tài)的、復(fù)雜的生物分子吸附層,即“納米蛋白冠”。這層冠冕并非被動包裹,而是深刻改變了納米材料的原始表面特性,進(jìn)而顯著影響其在體內(nèi)的命運(yùn),包括轉(zhuǎn)運(yùn)路徑、組織分布、細(xì)胞攝取以及最終的生物效應(yīng)和清除過程。因此,準(zhǔn)確揭示納米蛋白冠的形成規(guī)律、組成及其介導(dǎo)的生物學(xué)行為,是評估納米材料生物安全性、優(yōu)化其治療效能的核心挑戰(zhàn)。
長期以來,相關(guān)研究面臨方法學(xué)上的瓶頸:如何在復(fù)雜的體內(nèi)環(huán)境中,動態(tài)、原位、高分辨地解析納米蛋白冠的組成與結(jié)構(gòu)演變,并精準(zhǔn)追蹤其介導(dǎo)的納米材料轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝全過程。國家納米中心的研究團(tuán)隊(duì)針對這一系列難題,發(fā)展了多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新研究方法體系。
在蛋白冠分析技術(shù)上,團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新型的親和分離與高靈敏度質(zhì)譜聯(lián)用策略,結(jié)合先進(jìn)的生物信息學(xué)工具,能夠更全面、更精準(zhǔn)地鑒定和定量納米材料表面吸附的蛋白種類及其豐度變化,甚至能解析特定構(gòu)象或翻譯后修飾的蛋白,從而繪制出更精細(xì)的體內(nèi)納米蛋白冠“圖譜”。
在動態(tài)追蹤與可視化方面,研究團(tuán)隊(duì)巧妙整合了多模態(tài)成像技術(shù)(如活體光學(xué)成像、放射性標(biāo)記示蹤、高分辨電子顯微鏡等)與分子探針技術(shù)。這使得科學(xué)家能夠像“實(shí)時(shí)直播”一樣,在活體動物模型中,無創(chuàng)或微創(chuàng)地觀察帶有特定蛋白冠的納米顆粒如何穿越生物屏障(如血腦屏障、血管壁),如何在器官與組織間遷移,以及最終被細(xì)胞(如免疫細(xì)胞、靶向細(xì)胞)識別和處理的詳細(xì)過程。
更重要的是,團(tuán)隊(duì)建立了系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)-冠冕-命運(yùn)”關(guān)聯(lián)分析方法。通過設(shè)計(jì)一系列表面性質(zhì)(如尺寸、形狀、電荷、疏水性、化學(xué)基團(tuán))精確可控的模型納米材料,系統(tǒng)研究其表面特性如何“編程”特定的蛋白冠組成,而不同的蛋白冠“身份”又如何像“導(dǎo)航信號”一樣,指令納米材料在體內(nèi)走上不同的轉(zhuǎn)運(yùn)路徑(例如,被肝臟快速清除,或傾向于在腫瘤部位富集),并影響其生物利用度(即能夠到達(dá)作用部位并發(fā)揮預(yù)期功能的效率)。
這些方法學(xué)上的重要進(jìn)展,使得從分子層面到整體動物層面的系統(tǒng)性、機(jī)制性研究成為可能。它不僅為理解納米材料的體內(nèi)行為提供了強(qiáng)大的工具,更重要的是,它開啟了“主動設(shè)計(jì)”納米材料體內(nèi)行為的新范式。研究人員可以依據(jù)這些新方法和新認(rèn)識,逆向工程地設(shè)計(jì)納米材料的表面性質(zhì),引導(dǎo)其形成有利于靶向遞送、延長循環(huán)、增強(qiáng)療效或促進(jìn)安全清除的“理想蛋白冠”,從而開發(fā)出更智能、更安全、更高效的納米藥物、診斷劑或其它功能材料。
國家納米中心的這一系列研究成果,標(biāo)志著我國在納米生物效應(yīng)與安全性研究方法學(xué)領(lǐng)域已步入國際前沿。相關(guān)研究方法與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),有望為全球納米技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化發(fā)展提供重要參考,推動納米科技從基礎(chǔ)研究向安全可靠的臨床應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。
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更新時(shí)間:2026-01-10 21:19:25
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