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北京大學(xué)林志強研究員團隊 ACS AMI：還原響應(yīng)性可調(diào)諧的聚合物納米反應(yīng)器
2022-08-22  來源：高分子科技

  近日，北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院林志強研究員團隊合成了具有聚合物內(nèi)核和白蛋白外殼結(jié)構(gòu)的化學(xué)可調(diào)納米反應(yīng)器（CAN）組合庫，實現(xiàn)了對納米反應(yīng)器氧化還原響應(yīng)度的精確調(diào)控。在一系列CAN熒光探針中，熒光激活效率可通過改變外殼白蛋白修飾密度調(diào)節(jié)，還原響應(yīng)靈敏度（對還原型谷胱甘肽GSH的響應(yīng)性）可通過納米粒核心中聚合物疏水嵌段的pKa特性來調(diào)節(jié)。CAN熒光探針由于這種獨特的可調(diào)諧的氧化還原響應(yīng)性，特別適用于體內(nèi)復(fù)雜生理環(huán)境中的探針篩選和優(yōu)化。這項研究為操縱核/殼納米反應(yīng)器或調(diào)節(jié)生物響應(yīng)納米材料的性能提供了一種新的設(shè)計策略。該工作以“Polymeric Nanoreactors with Chemically Tunable Redox Responsivity”為題發(fā)表于《ACS Applied Materials & Interfaces》雜志（ACS Appl Mater Interfaces. 2022 Aug 19. doi: 10.1021/acsami.2c07663）。該文章第一作者是北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士生龔禮棟。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和北京市自然科學(xué)基金等多項基金的資助。

圖1  CAN組合庫的響應(yīng)模式與體外熒光激活效果


  近年來，文獻中已報道多種氧化還原敏感性納米探針，但絕大部分報道的材料均為單一納米顆粒，在進一步轉(zhuǎn)化的過程中往往存在兩方面的問題：第一，單一探針無法實現(xiàn)在體內(nèi)復(fù)雜生理環(huán)境中的篩選和優(yōu)化；第二，已報道的絕大多數(shù)探針僅在10 mM以上GSH中測試了還原響應(yīng)性，響應(yīng)能力有待進一步改善。為此，本研究構(gòu)建了可調(diào)諧響應(yīng)性的熒光納米探針組合庫，包含了5種結(jié)構(gòu)相似但響應(yīng)能力不同的納米探針。在該探針組合庫中，5種CAN可分別響應(yīng)0.6 mM，0.8 mM，1.0 mM，2.0 mM和3.0 mM的GSH水平，并且這種響應(yīng)行為可被精確操控。該系列探針可作為“先導(dǎo)探針”，用于體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下的候選探針的篩選與優(yōu)化。 


圖2 CAN納米粒的體外熒光激活效果


  該工作是林志強研究員團隊近年來關(guān)于生物響應(yīng)性納米材料相關(guān)研究的最新進展之一。該課題組致力于生物響應(yīng)性納米材料的研究與應(yīng)用。生物響應(yīng)性納米材料在腫瘤、病毒感染等疾病的診療方面發(fā)揮重要作用。該團隊早在2019年即報道了能夠?qū)w內(nèi)外還原水平做出響應(yīng)的谷胱甘肽激活的納米反應(yīng)器（ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 33667?33675），高效地實現(xiàn)了對腫瘤組織的精準成像，同時可以精準識別腫瘤邊界。此外，該團隊提出了基于梯度pH敏感納米粒的抗病毒策略（Adv. Mater. 2022, 34, 2109580），通過梯度 pH 敏感 (GPS) 聚合物納米探針庫，精確成像了病毒感染導(dǎo)致宿主細胞膜pH微小改變的動態(tài)酸化過程。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c07663

  下載：Polymeric Nanoreactors with Chemically Tunable Redox Responsivity

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（責任編輯：xu）
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