谷战军课题组

AS:基于纳米材料的自由基调节策略用于疾病治疗

2021-02-02 21:16来源:AdvancedScienceNews网址:https://mp.weixin.qq.com/s/c9ckPTkD0O6r82lYedzIVw浏览数:255 

创新点

中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性重点实验室谷战军研究员和合作者针对活性氧自由基调节策略在疾病治疗中的研究现状,综述了近些年来基于自由基清除和生成的纳米治疗的最新进展,并阐述了一些在自由基调节策略设计过程中的关键思路。

关键词

自由基,纳米材料,自由基清除,自由基生成,治疗

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图1.基于纳米材料的自由基调节用于疾病治疗

活性氧(reactive oxygen species, ROS)是含氧的高活性自由基。ROS在调节生物体各种生理功能中发挥重要作用,稳定的ROS水平对组织稳态和细胞信号传导至关重要,而失衡的ROS水平与疾病的产生和发展密切相关,因此开发可以调节ROS的策略或能够用于疾病的预防和治疗。在过去的几十年中,随着纳米技术的快速发展,研究人员开发了大量具备ROS调节功能的纳米材料来进行疾病治疗,这类具有独特ROS调节特性的纳米材料通过下调或上调ROS水平以改善治疗效果。通常来说,ROS下调策略主要是利用纳米材料作为ROS清除剂来消除组织或细胞中过量的ROS,进而维持或恢复正常的生理学功能。ROS上调策略是利用纳米材料促进生成大量高毒性的ROS,进而损伤病灶部位。基于纳米材料的ROS清除策略为ROS诱导疾病的治疗提供了新的机遇,而基于纳米材料的ROS生成策略为ROS在疾病治疗中的应用开辟了新的思路。

最近,中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性重点实验室谷战军研究员和合作者针对ROS调节策略在疾病治疗中的研究现状,综述了近些年来基于ROS清除和生成的纳米治疗的最新进展,并阐述了一些在ROS调节策略设计过程中的关键思路。首先,根据纳米材料在ROS清除剂中的作用,介绍了三类常见的ROS清除纳米平台:1)纳米材料充当运输载体结合ROS清除剂作为ROS清除平台;2)具备ROS淬灭效应的纳米材料作为ROS清除平台;3)可以调节内源抗氧化系统的纳米材料作为ROS清除平台。然后,考虑到氧气在活性氧生成过程中的重要作用,研究者重点阐述了两种不同的ROS生成策略:1)构建可以提升氧气水平的纳米材料,促进ROS生成;2)构建具备高效催化性能的非氧气依赖型纳米材料,减少ROS生成中对氧气的依赖。此外,基于这些常见的ROS清除和生成策略,作者还针对纳米材料的ROS调节性能、结构优化和生物学挑战提出了一些调控ROS纳米药物的设计准则,旨在优化治疗效果。最后,作者还讨论了在ROS调节纳米药物发展过程中需要关注的关键科学问题,包括规模化生产、与ROS有关的纳米毒理学研究、生物系统的ROS在体检测技术、ROS调节性能的标准评价体系、内源刺激响应系统的可靠性和ROS调节纳米药物的临床转化等。该工作系统地介绍了基于纳米材料的ROS调节策略,将有助于发展ROS在疾病治疗中的基础研究和应用。




相关结果发表在AdvancedScience (DOI:   10.1002/advs.202002797)上,文章第一作者为张晨阳博士。


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202002797


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