浙江大學(xué)納米材料與生物體系間互作研究獲進(jìn)展
2012-05-28 來源:中國聚合物網(wǎng)
5月14日,浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系及硅材料國家重點實驗室的徐明生教授在《科學(xué)報告》(Scientific Reports)在線雜志上發(fā)表了題為“Formation of Nano-Bio-Complex as Nanomaterials Dispersed in a Biological Solution for Understanding Nanobiological Interactions”的文章。該研究發(fā)現(xiàn)納米材料在生物環(huán)境中會選擇性地吸附生物環(huán)境中的離子/分子而形成納米-生物的聚集體(nano-bio-complex),揭示了納米材料-生物體系之間存在復(fù)雜的相互作用。徐明生教授為該文章的第一作者和通訊作者,有關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金委、浙江省自然科學(xué)基金委、浙江省科技廳、浙大高分子科學(xué)與工程學(xué)系及硅材料國家重點實驗室的資助和支持。
納米材料已逐漸應(yīng)用于人們的日常用品如防曬霜、餐具、衣服、運動用品等,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域如藥物載體、癌癥治療、基因治療、抗菌材料、組織工程、醫(yī)學(xué)診斷、生物傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。在另一方面,納米材料的安全性日益受到人們的關(guān)注:人們越來越擔(dān)心納米材料的納米特性,如小尺寸效應(yīng)、表面和界面效應(yīng)以及量子尺寸效應(yīng)等,可能引發(fā)特殊的生物學(xué)效應(yīng),給人類健康造成威脅、給環(huán)境以及社會帶來負(fù)面影響;比如,如果納米纖維狀的石棉被吸入人體內(nèi),附著并沉積在肺部,可能造成如石棉肺、胸膜和腹膜的皮間瘤等肺部疾病。研究納米材料與生物系統(tǒng)包括細(xì)胞、組織、器官、動物、人體等之間的相互作用有助于我們深入理解納米材料的毒性機理,研發(fā)高效的藥物/基因載體。
通常,納米材料進(jìn)入生物環(huán)境會吸附生物環(huán)境中的蛋白質(zhì)分子而形成一個動態(tài)的納米顆粒-蛋白質(zhì)環(huán)(nanoparticle protein corona),學(xué)術(shù)界常以這種蛋白質(zhì)冠狀效應(yīng)為“模型”去解釋納米-生物界面所發(fā)生的相互作用。然而,利用透射電子顯微鏡,浙江大學(xué)陳紅征教授組的徐明生教授與日本的國家材料科學(xué)研究所的Nobutaka Hanagata教授等合作揭示了比這更復(fù)雜的界面效應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)納米材料在生物環(huán)境中不但會吸附生物環(huán)境中的蛋白質(zhì)分子,而且會選擇性地吸附生物環(huán)境中的離子/分子而形成納米-生物的聚集體,并且這種聚集體的形成與生物環(huán)境中有無蛋白質(zhì)分子沒有聯(lián)系,這樣,細(xì)胞“看到”的或直接接觸到的可能并非納米材料本身。
該研究報道的若干發(fā)現(xiàn)極大的加深了我們對納米顆粒在生物環(huán)境中的冠狀效應(yīng)的理解;對于理解納米材料的細(xì)胞毒性機理,具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
納米材料已逐漸應(yīng)用于人們的日常用品如防曬霜、餐具、衣服、運動用品等,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域如藥物載體、癌癥治療、基因治療、抗菌材料、組織工程、醫(yī)學(xué)診斷、生物傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。在另一方面,納米材料的安全性日益受到人們的關(guān)注:人們越來越擔(dān)心納米材料的納米特性,如小尺寸效應(yīng)、表面和界面效應(yīng)以及量子尺寸效應(yīng)等,可能引發(fā)特殊的生物學(xué)效應(yīng),給人類健康造成威脅、給環(huán)境以及社會帶來負(fù)面影響;比如,如果納米纖維狀的石棉被吸入人體內(nèi),附著并沉積在肺部,可能造成如石棉肺、胸膜和腹膜的皮間瘤等肺部疾病。研究納米材料與生物系統(tǒng)包括細(xì)胞、組織、器官、動物、人體等之間的相互作用有助于我們深入理解納米材料的毒性機理,研發(fā)高效的藥物/基因載體。
通常,納米材料進(jìn)入生物環(huán)境會吸附生物環(huán)境中的蛋白質(zhì)分子而形成一個動態(tài)的納米顆粒-蛋白質(zhì)環(huán)(nanoparticle protein corona),學(xué)術(shù)界常以這種蛋白質(zhì)冠狀效應(yīng)為“模型”去解釋納米-生物界面所發(fā)生的相互作用。然而,利用透射電子顯微鏡,浙江大學(xué)陳紅征教授組的徐明生教授與日本的國家材料科學(xué)研究所的Nobutaka Hanagata教授等合作揭示了比這更復(fù)雜的界面效應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)納米材料在生物環(huán)境中不但會吸附生物環(huán)境中的蛋白質(zhì)分子,而且會選擇性地吸附生物環(huán)境中的離子/分子而形成納米-生物的聚集體,并且這種聚集體的形成與生物環(huán)境中有無蛋白質(zhì)分子沒有聯(lián)系,這樣,細(xì)胞“看到”的或直接接觸到的可能并非納米材料本身。
該研究報道的若干發(fā)現(xiàn)極大的加深了我們對納米顆粒在生物環(huán)境中的冠狀效應(yīng)的理解;對于理解納米材料的細(xì)胞毒性機理,具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
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