2023年谷战军课题组工作总结

2024-02-03 11:03浏览数:253 


2023年课题组稳步前进,在继续做好减法的同时,集中精力在纳米辐射医学,纳米生物安全性等方向深耕细作,不断深入,专注做好细分领域;下面简单介绍一下课题组在基础研究方面的进展:本年度共发表学术论文19篇,其中IF>10, 16篇,主要包括Nano Today 4篇,ACS Nano 1篇, Acta Bio 1篇,CEJ 1篇,Redox Bio. 1篇, Small 3篇, AHM 2篇, AMI 3篇。


1. 纳米放疗增敏

1.1 Hafnium oxide nanoparticles coated ATR inhibitor to enhance the radiotherapy and potentiate antitumor immune response - ScienceDirectChemical Engineering Journal. 2023. DOI: 10.1016/j.cej.2023.142085)

纳米材料作为放射增强剂已经得到广泛研究,在肿瘤放疗中表现出巨大优势。然而,肿瘤细胞中的DNA损伤修复导致了放射抗性,单独的放疗难以有效抑制转移性肿瘤。因此,本研究提出了一种潜在策略,通过将纳米放疗增敏剂与ATR激酶抑制剂(ATRi)相结合,以增强局部放射治疗效果并引发全身抗肿瘤免疫。在设计中,纳米放疗增敏剂可以对肿瘤细胞造成严重损伤,而ATRi则阻止DNA修复,从而显著补充了局部放射治疗的功效。此外,该策略还可以通过cGAS-STING途径有效地引发全身抗肿瘤免疫反应,促进免疫细胞浸润并增强免疫原性。这项研究为纳米颗粒导的免疫放疗提供了一条新途径,可以在局部和远端肿瘤部位触发强大的抗肿瘤效应。

论文第一作者为山西医科大学刘瑞雪博士,高能物理所张晨阳博士,通讯作者是山西医科大学杜江峰教授和高能物理所谷战军研究员。

1.2 Reversing the pathological microenvironment by radiocatalytic sensitizer for local orthotopic osteosarcoma radiotherapy enhancement - ScienceDirect Nano Today. 2023. DOI: 10.1016/j.nantod.2022.101739.)放疗(RT)可以作为局部控制的手段,在很多骨肉瘤(OS)的特殊病例中直接决定结果。目前的策略侧重于利用纳米增敏剂增加放射敏感性,改善OS的预后,但仍然缺乏一种有效的局部控制策略,可以选择性地杀灭肿瘤病变。因此,本研究设计了一种夹心型多高Z元素聚氧钨酸盐纳米团簇(Fe4Se2W18,SWF),具有辐射衰减和独特电子结构用于催化反应,作为智能纳米放射增敏剂,实现X射线触发的芬顿反应,增强对原位OS的局部控制。这种放射增敏剂通过消耗谷胱甘肽(GSH)将Fe(III)-SWF转化为Fe(II)-SWF,从而在肿瘤微环境中选择性杀灭OS细胞,并通过增强的芬顿催化反应将内源H2O2转化为高毒性的·OH。除了对肿瘤的杀伤作用,这种放射增敏剂还通过对低pH(约4.5)微环境中的破骨细胞(OCs)的特异性杀伤,展现出强大的抗骨溶解活性。在放射增敏剂治疗和X射线照射后,原位OS得到有效控制,OS细胞被消灭,骨溶解得到减轻,最终恢复了运动功能。这项工作证明了病理微环境响应型放射增敏剂在特异性杀灭OS细胞和OCs方面的可行性,为强大的原位OS局部控制提供了新的范式,并为放射增敏剂的设计提供了新的范式。

论文第一作者为高能所陈奎副研究员,高能物理所周如意博士,通讯作者是高能物理所邢更妹和谷战军研究员。



1.3 Mussel-Inspired Tantalum Nanocomposite Hydrogels for In Situ Oral Cancer Treatment | ACS Applied Materials & InterfacesACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 4, 4984–4995

口腔鳞状细胞癌(OSCC)是一种常见的口腔恶性肿瘤,放疗是首选的非侵入性治疗方法,可避免手术导致的面部畸形和口腔功能受损。然而,由于原位OSCC的低放射敏感性和周围正常组织的低辐射耐受性,放疗的特异性受到限制。在这项研究中,我们提出了一种高效低毒的放射增敏策略。聚(吡咯烷酮)修饰的钽纳米颗粒(Ta@PVP NPs)既具有强大的X射线沉积能力以增加ROS,又具有光热转换效率以改善肿瘤对放射的敏感性。此外,通过在肿瘤微环境响应性海藻酸钠(DAA)上接枝具有生物粘附性质的贻贝素,形成原位水凝胶,以优化Ta@PVP NPs在肿瘤内的空间分布,实现精准放疗。我们的研究结果表明,在光热辅助放疗下,Ta@PVP-DAA水凝胶在小鼠体内有效抑制了OSCC的发展,同时没有引起面部畸形或对周围正常组织造成损伤。这项工作不仅推动了Ta@PVP NPs作为OSCC新型放射增敏剂的探索,还建立了一种纳米复合水凝胶系统策略,作为精准治疗原位肿瘤的潜在方法。

1.4 Ultra-small radiosensitizers deliver epigenetic drugs to induce pyroptosis and boost triple-negative breast cancer radiotherapy - ScienceDirect Nano Today, 2023, 101997

肿瘤细胞的焦亡可以引发强大的抗肿瘤免疫反应,为三阴性乳腺癌(TNBC)的治疗以及预防肿瘤复发和转移提供了一种有前景的方法。本研究开发了一种超小型氧化铪纳米颗粒(HfO2 NPs)载荷脱氧胞苷(DAC)的纳米复合系统,以有效地将放射线诱导的肿瘤细胞凋亡转化为焦亡。首先,由于HfO2 NPs对肿瘤的渗透和滞留良好,DAC能够有效地传递到肿瘤组织。此外,HfO2 NPs能够产生更多的活性氧化物,在电离辐射作用下激活Caspase-3。最终,DAC能够有效抑制DNA甲基转移酶,在TNBC细胞中逆转GSDME的沉默状态,并将凋亡转化为焦亡。焦亡可以激活更强大的抗肿瘤免疫力,并有效抑制肿瘤转移。本研究不仅解决了常规焦亡诱导药物的显著副作用和低诱导率的问题,还为低GSDME表达的恶性肿瘤的治疗提供了一种新策略,并拓展了焦亡的应用。

论文第一作者为山西医科大学刘瑞雪博士,通讯作者是山西医科大学杜江峰教授和高能物理所谷战军研究员。


2. 纳米辐射防护剂

2.1 Colon‐Targeted Release of Gel Microspheres Loaded with Antioxidative Fullerenol for Relieving Radiation‐Induced Colon Injury and Regulating Intestinal Flora - Wang - 2023 - Advanced Healthcare Materials - Wiley Online Library Advanced Healthcare Materials.
2023.
DOI: 10.1002/adhm.202301758)放射性结肠炎是全球严重的临床问题。然而,目前针对这种疾病的治疗选择效果有限,并且可能引起副作用。为解决这一问题,研发了针对结肠的富勒烯醇@果胶@壳聚糖凝胶微球(FPCGMs),这些微球可以在结肠组织上聚集很长时间,清除放射过程中产生的自由基,并调节肠道菌群以减轻对结肠组织的损伤。首先,FPCGMs表现出耐酸和靶向结肠释放的特性,减少胃肠道暴露,并延长局部结肠药物停留时间。其次,富勒烯醇具有优越的清除能力和化学稳定性,可以减少结肠上皮细胞的氧化应激。基于此,发现FPCGMs显著减少了结肠组织的炎症,减轻了结肠上皮细胞的紧密连接损伤,并显著缓解了小鼠放射性结肠炎。此外,16S核糖体DNA(16S rDNA)测序结果显示,在使用FPCGMs后,肠道菌群的组成得到优化,表明有益菌的相对丰度增加,有害细菌受到抑制。这些发现表明FPCGMs是治疗放射性结肠炎的有希望的候选药物。

论文第一作者为重庆西南医院汪成艳博士,高能物理所赵茂如博士,通讯作者是高能物理所谷战军研究员和西南医院孙凤军主任。




2.2 Adhesive Ergothioneine Hyaluronate Gel Protects against Radiation Gastroenteritis by Alleviating Apoptosis, Inflammation, and Gut Microbiota Dysbiosis | ACS Applied Materials & InterfacesACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 16, 19833–19846)

放射性胃肠炎是腹盆放疗最常见和危险的并发症之一,不仅严重影响患者的生活质量,还限制了放疗的疗效。然而,由于其复杂的发病机制和恶劣的胃肠环境,目前尚无临床可用的口服放射防护剂用于治疗这种威胁性疾病。为此,本研究开发了一种简便而有效的口服放射防护剂,麦角硫氨酸透明质酸盐(EGT@HA)凝胶,通过协同调节氧化应激、炎症和肠道菌群,保护免受放射性胃肠炎的侵害。体外和细胞实验验证了EGT的化学稳定性和清除自由基的能力,以及其通过抑制细胞内活性氧化物种(ROS)生成、DNA损伤、线粒体损伤和凋亡的有利细胞放射防护效果。在体内水平上,EGT@HA凝胶通过延长胃肠道内停留时间,减轻了放射性胃肠组织损伤、凋亡、中性粒细胞浸润和肠道菌群失调。这项工作首次研究了EGT@HA凝胶对放射性胃肠炎的保护作用,不仅推动了新型胃肠道放射防护剂的发展,还通过协同调节氧化应激、炎症和肠道菌群失调提供了宝贵的胃肠道放射防护范式。

论文第一作者为中科大刘亚萍研究生,通讯作者是成都大学谢佳妮教授,高能物理所谷战军研究员和国家纳米科学中心赵宇亮研究员。


2.3 AscidianInspired TemperatureSwitchable Hydrogels with Antioxidant Fullerenols for Protecting RadiationInduced Oral Mucositis and Maintaining the Homeostasis of Oral MicrobiotaSmall 2023, 19, 2206598)放射性口腔炎(RIOM)的一个关键特征是由水辐解产生的“活性氧化物种(ROS)风暴”导的氧化应激,导致严重的病理病变,伴随口腔微生物群的紊乱。因此,研发了一种可喷洒的原位水凝胶,其中载有“自由基海绵”富勒烯醇(FOH),作为RIOM的抗氧化剂。受海洋生物启发,将富含在海鞭中的3,4,5-三羟基苯丙氨酸(TOPA)接枝到临床批准的温度可切换的Pluronic F127上,制备了富含TOPA片段的没食子酸修饰的Pluronic F127(MGA)水凝胶,以抵抗FOH在口腔运动和唾液侵蚀过程中的快速损失。基于此,通过FOH载荷的MGA水凝胶的预放疗预防给药或放疗后治疗给药,可缓解小鼠中发现的RIOM的进展,有助于维持口腔微生物群的稳态。从机理上讲,FOH通过清除放射诱导的过量ROS抑制细胞凋亡,并上调内在的酶抗氧化剂,从而保护粘膜上皮细胞的增殖和迁移。总之,这项工作不仅为FOH口腔放射防护提供了原理证据,阻断了“ROS风暴”,还提供了一种有效且易于使用的粘膜原位给药的水凝胶系统。

论文第一作者为高能物理所博士赵茂如和汪成艳,通讯作者是高能物理所谷战军研究员和北京大学口腔医院王宇光教授。




2.4 Fullerenols Mitigate RadiationInduced Myocardial Injury Advanced Healthcare Materials 2023, 12, 2300819

放射治疗是癌症的主要治疗选择之一。然而,辐射诱发的心肌损伤(RIHD)(包括一系列心脏病)的发展会对患者的生活质量产生严重的负面影响。胸部放疗会显著增加患者发生RIHD的风险,尤其是左侧乳腺癌的患者;因为放射治疗会不可避免地损害正常组织,导致急性或慢性损伤。放射治疗时产生的ROS会导致细胞发生氧化应激,细胞脂质、蛋白质和脱氧核糖核酸(DNA)损伤,细胞凋亡,以至于心肌灌注异常和功能障碍。然而,用于预防和治疗RIHD的有效药物很少,因此需要开发新的治疗药物。在本次研究中,研究人员以富勒纳米颗粒为研究对象,首先评估了富勒纳米颗粒的安全性、活性氧清除能力以及对成人心肌细胞放射性损伤的保护作用。为此研究人员通过检测富勒纳米颗粒对心肌细胞的毒性,其中一项结果显示即使200ug/ml的富勒纳米颗粒都不影响心肌细胞的活性。通过荧光探针DCFH-DA标记细胞内的活性氧,发现富勒纳米颗粒能显著的减少心肌细胞中辐射产生的过量活性氧。此外,研究人员通过荧光电子显微镜及透射电镜成像,观察到富勒纳米颗粒明显减轻了放射所导致的细胞凋亡。这些结果表明,富勒纳米颗粒不仅具有良好的安全性,还能显著的减轻辐射导致的心肌细胞损伤及凋亡。

川北医学院附属医院张廷君、何仁栋和丁雪峰为共同第一作者,中科院高能所谷战军研究员和川北医学院附属医院胡厚祥教授为共同通讯作者。


2.5 Alleviation of Photoreceptor Degeneration Based on Fullerenols in rd1 Mice by Reversing Mitochondrial Dysfunction via Modulation of Mitochondrial DNA Transcription and LeakageSmall 2023, 19, 2205998

在视网膜色素变性症(RP)的光感受器退化期间,眼科临床应用抗氧化剂(包括谷胱甘肽)的治疗效果不佳,原因在于其抗氧化能力有限。本研究合成了富勒烯醇,并证明其在体外是高效的自由基清除剂。基于富勒烯醇的玻璃体内注射显著改善了在rd1小鼠上进行的为期28天的闪光电子图和明暗转换测试,减少了视网膜外核层的变薄,并保留了光感受器的罗多普星、Gnat-1和阿雷斯汀表达。RNA测序、RT-qPCR和Western blot验证了在rd1小鼠的视网膜中,线粒体DNA(mt-DNA)编码的电子传递链(ETC)基因(如mt-Nd4l、mt-Co1、mt-Cytb和mt-Atp6)显著下调,而核DNA(n-DNA)编码的基因(如Ndufa1和Atp5g3)异常上调。富勒烯醇彻底逆转了ETC的异常mt-DNA和n-DNA表达模式,并恢复了退化光感受器的线粒体功能。此外,富勒烯醇通过下调FEN1导的mt-DNA裂解和通过电压依赖性的孔道(VDAC)泄漏mt-DNA,同时抑制了FEN1和Vdac1的转录,从而使下游的促炎cGAS-STING通路失活。这些发现表明,富勒烯醇能有效缓解rd1小鼠的光感受器退化,并作为RP的可行治疗方法。

论文第一作者为西南医院杨君玲,通讯作者是西南医院徐海伟教授、Yu Gong博士和高能物理所谷战军研究员。


2.6 Fullerol rescues the light-induced retinal damage by modulating Müller glia cell fate - ScienceDirect (Redox Biology, 67,2023,102911)过度的光暴露可能损害光感受器并导致失明。氧化应激在光诱导的视网膜损伤中发挥关键作用。已经证明自由基清除剂能够保护免受光诱导的视网膜退行性损伤。富勒烯醇(Fullerol)作为一种强效抗氧化剂,有潜力通过激活内源干细胞来保护免受紫外线B(UVB)诱导的角膜损伤。然而,其对穆勒胶质细胞(MG)在胶质化和去分化之间的细胞命运决定的影响尚不清楚。因此,我们建立了一个光诱导视网膜损伤的MG谱系示踪小鼠模型,以研究Fullerol的治疗效果。Fullerol相对于谷胱甘肽(GSH)表现出更优越的保护作用,减少了氧化应激水平,通过抑制TGF-β途径抑制了胶质化,并增强了MG细胞的去分化。RNA测序揭示了Fullerol诱导的神经保护中涉及的转录候选途径,包括Nrf2和Wnt10a途径。通过对小鼠视网膜和人源穆勒细胞系MIO-M1细胞的qPCR、Western blotting和免疫染色验证了Fullerol导的转录变化,确认Fullerol可能在MG中调节Nrf2、Wnt10a和TGF-β途径,抑制胶质化并促进光诱导的视网膜退行性疾病中MG的去分化,表明其在治疗视网膜疾病中的潜力。


3.铅基钙钛矿的安全性研究

卤化铅钙钛矿(LHPs)作为主要的新一代光电材料,可应用于太阳能电池发光二极管、光电探测器、激光器和生物成像等多个领域,具有广阔的商业前景。令人担忧的是LHP稳定性较差,即使用最严格的封装方法,也仍然存在铅泄漏的风险。而且LHP在使用受到物理损坏和处理不当,铅也将不可避免地会在使用阶段排放到环境中。众所周知,铅暴露一直是全球持续关注的公共卫生问题重影响环境和人类健康因此,对LHP进行健康和环境风险评估变得越来越重要。然而,至今尚未有关于LHP在这些情况下的神经毒性,肺毒性和心脏毒性作用或潜在生物学机制的报道。


3.1 Neurotoxicity study of lead-based perovskite nanoparticles - ScienceDirectNano Today. 2023. DOI: 10.1016/j.nantod.2023.101830.)

基于铅的卤化钙钛矿纳米颗粒(Pb-PNPs)是下一代光电材料的有希望的替代品,然而它们在暴露后的生物安全性仍然是一个谜。在这里,我们通过先进的同步辐射(SR)技术和传统分析技术的结合,阐明了代表性CsPbBr3 PNPs在C57BL/6J小鼠经鼻腔给药后的转移、生物转化和生物分布相关的神经毒性。基于SR的显微X射线荧光扫描、电感耦合等离子体质谱和行为数据证明CsPbBr3 PNPs可以被运输并在海马中积累,容易触发Ca超载,导致严重的学习、记忆和认知行为损伤。同时,SR基于X射线吸收近边结构分析也揭示了CsPbBr3 PNPs在不同生理环境中可以转化为可溶性和不溶性铅化合物。CsPbBr3 PNPs的毒性高于可溶性Pb(Ac)2,因为它持续释放Pb离子。CsPbBr3 PNPs通过触发细胞内Ca2+超载、上调活性氧产生,同时扰乱线粒体膜电位,导致神经细胞凋亡。我们的工作为Pb-PNPs的神经效应和机制提供了重要见解。

论文第一作者为高能物理所博士梅林强,西南医院谢汝欣博士,通讯作者是高能物理所谷战军研究员,尹文艳研究员和陆军军医大学范晓棠教授。


3.2 CsPbBr3 Perovskite Nanoparticles causes Colitis‐Like Symptom via Promoting Intestinal Barrier Damage and Gut Microbiota Dysbiosis - Mei - 2023 - Small - Wiley Online Library(small, 2023, 19, 2301129)

铅钙钛矿纳米颗粒(Pb-PNPs)具有优越的光电特性,是下一代光伏材料的有希望替代品。这引起了对它们在生物系统中潜在暴露毒性的极大关注。然而,迄今为止,对它们对胃肠道系统的不良影响知之甚少。本研究旨在调查CsPbBr3钙钛矿纳米颗粒(CPB PNPs)经口暴露后的生物分布、生物转化、潜在的胃肠道毒性以及对肠道菌群的影响。先进的同步辐射显微X射线荧光扫描和X射线吸收近边结构分析表明,高剂量的CPB(CPB-H)PNPs可以逐渐转化为不同的铅基化合物,随后在胃肠道积累,特别是在结肠中。同时,胃、小肠和结肠的病理变化显示,CPB-H PNPs比Pb(Ac)2具有更高的胃肠道毒性,进而导致类溃疡性结肠炎症状。更重要的是,16S rRNA基因测序分析揭示,CPB-H PNPs引起的肠道菌群的丰富度和多样性变化与炎症、肠道屏障和免疫功能相关,比Pb(Ac)2更显著。这些发现有助于增进对Pb-PNPs对胃肠道和肠道菌群的不良影响的理解。

论文第一作者为高能物理所博士梅林强,通讯作者是高能物理所谷战军研究员和尹文艳研究员。



3.3 Lung Toxicity and Molecular Mechanisms of Lead-Based Perovskite Nanoparticles in the Respiratory System | ACS Applied Materials & Interfaces

吸入是人类接触 LHP 的主要途径。在此,我们研究了LHP在呼吸系统中的毒性作用和潜在分子机制。使用多种生物测定和电子显微镜研究了 CsPbBr3 纳米颗粒在BEAS-2B细胞中的体外细胞毒性。不同浓度的CsPbBr3纳米颗粒会诱导过度氧化应激和细胞凋亡。此外,CsPbBr3 纳米颗粒特异性地招募 TGF-β1,随后诱导上皮-间质转化。此外,在鼻内给药后,研究了代表性 CsPbBr3 纳米颗粒在 ICR 小鼠体内的生物分布和肺毒性。这些发现表明,CsPbBr3 纳米颗粒显着诱导肺部炎症和上皮间质转化,甚至可以导致小鼠模型中的肺纤维化。上述研究结果揭示了LHP在肺部的不良反应和分子机制,拓宽了LHP的安全性数据。

川北医学院附属医院丁雪峰医生、何仁栋医生和张廷君医生为共同第一作者,高能物理研究所谷战军研究员和川北医学院附属医院胡厚祥主任医师为共同通讯作者。


3.4 Study on myocardial toxicity induced by lead halide perovskites nanoparticles (Nanotoxicology 17 (5), 449-470 )

铅卤化物钙钛矿(LHPs)是下一代光电材料的杰出候选者,具有可观的使用前景和商业价值。然而,有关它们毒性的知识匮乏,这可能限制它们的商业化。在这项研究中,我们首次研究了代表性CsPbBr3纳米颗粒在LHPs中的心脏毒性和分子机制。通过对ICR小鼠进行鼻腔给药,并利用先进的同步辐射、质谱和超声成像技术,我们揭示了CsPbBr3纳米颗粒可以通过在心肌组织中积累严重影响心脏收缩功能。RNA测序和Western blotting表明,CsPbBr3纳米颗粒诱导心肌细胞产生过多的氧化应激,从而引发内质网应激,扰乱钙离子平衡,最终导致细胞凋亡。我们的发现突显了LHPs的心脏毒性效应,并为该产品提供了重要的毒理学数据

川北医学院附属医院何仁栋医生、丁雪峰医生和张廷君医生为共同第一作者,高能物理研究所谷战军研究员和川北医学院附属医院胡厚祥主任医师为共同通讯作者。



4. 纳米领域文献计量分析研究的新方法

科学论文是科学研究成果最主要的载体之一,是最具普遍意义的科学产出形式。它是科学技术发展重要科技信息源,是记录科技学术进步、重大发明或改革的历史性文件。然而,学术的成长通常需要经历实践、总结、再实践和再总结这一循环往复的过程,研究内容达到一定数量后,特别是交叉学科研究的出现,使得研究方向变得不再清晰。为了理清特定领域的研究状况有必要对该领域论文进行系统整理。基于此,本文以纳米科技领域为例,介绍文献计量学从一个宏观角度对科学研究领域发展分析的应用。纳米科学技术目前已经成为世界科学研究的前沿之一。像抗生素、集成电路和人造聚合物在微米世纪发挥重要作用一样,纳米技术在新世纪也给人类的生产、生活带来无处不在的影响,纳米科学研究领域发展到现在,近几年每年发表的论文可达数万篇。深入了解纳米科技在不同领域的前沿热点和发展趋势,可从宏观的角度统领研究领域的发展,客观分析研究的现状和趋势,并挖掘出新颖的方向或者主题进行研究。我们运用文献计量学的方法,借助Web of Science, Vosviewer和Citespace等工具,对不同的纳米领域进行系统分析,由浅入深地分析纳米科技在生物医学领域中的应用,开辟了利用文献计量学分析纳米科技研究领域分析的先河。

4.1钨基和钼基材料分析

利用文献计量学对特定的元素-钨基纳米材料在生物医学领域的研究进行了进展分析。钨基纳米材料(tungsten - WS2 or WSe2 or WC or WN or WOX)是一种多功能纳米材料,具有良好的热、电子、光学、催化、光子和尺寸特性,近年来在生物医学领域应用广泛。Web of Science上共获得tungsten-biomedicine文献1767篇,利用文献计量学针对年份、国家、研究所、相关杂志等参数进行文献计量统计和分析;利用关键词法客观分析钨基纳米材料生物医学的研究热点和发展,包括生物传感器(电化学/光电化学/荧光/比色/表面等离子体共振)、癌症诊疗(CT/光声成像、光热疗法/放疗/光动力疗法/载药)、抗菌和生物安全四个钨基生物医药研究的热点领域;重点介了钨基纳米材料在各种生物医学场景中的功能、相关性质和研究进展。像这样用宏观的方法来客观地获取并分析该领域研究热点,有利于为研究者提供一个清晰的研究脉络,更有目的地促进领域的发展并挖掘和促进新应用研究。(Gu et al.Adv. Mater. 2023, 352204397)。基纳米材料在生物医学领域的进展详见Wang et al. Tungsten 2023, DOI: 10.1007/s42864-023-00225-1。高能物理所的顾城璐研究生为第一作者,谷战军研究员和朱双博士为通讯作者。


4.2 纳米材料在阿尔茨海默诊疗中的应用

阿尔茨海默病(Alzheimers disease,AD)是一种最具灾难性的神经退行性疾病,特征是记忆丧失和认知功能的进行性和永久性恶化,目前尚无特效药根治。其中,AD的致病通路繁多,多通路的检测十分困难。因此,建立可靠的诊断生物标志物和确定有效的治疗靶点仍然是一个巨大的挑战;同时,血脑屏障(BBB)也是AD药物传递的主要障碍。而纳米技术的快速发展为完善AD的早期诊断和治疗提供了前所未有的机会。由于高比表面积和量子尺寸效应,纳米颗粒具有高度特异的物理化学和电子特性,可用于构建高性能生物传感器,作为信号增强的放大器或固定生物标志物,用于早期诊断阶段检测AD相关生物标记物;同时,纳米颗粒导的临床成像技术可以提供局部蛋白质积累的观察,为AD诊断起到补充作用。在治疗方面,纳米颗粒可以作为药物载体发挥作用。除了改善药物的水溶性和稳定性外,纳米颗粒还具有控制药物释放和定位靶向的潜力,这不仅增强了治疗效果,而且减少了对正常组织的副作用。此外,经过修饰的纳米材料还可以通过基于不同致病机制的分子尺度相互作用,与组织、细胞甚至细胞器相互作用,直接影响疾病的进展。基于此,我们利用文献计量学系统地研究了纳米技术在AD诊疗中的应用,从疾病的致病机理和药物作用机理角度详细描述了纳米材料作为纳米药物、药物递送载体和传感器/成像中的应用。李丽研究生为第一作者,高能物理研究所谷战军研究员,朱双博士为共同通讯作者。(Li et al. Nano Today 2022,101654)


4.3 纳米材料在自身免疫性疾病中的应用

自身免疫疾病是一种复杂的慢性疾病,其特征是对自身组织的异常免疫反应,导致器官破坏/功能障碍,甚至致命。目前,已发现100多种自身免疫性疾病,都是由于对自身抗原的耐受失败所致病。针对这种可怕的疾病,其早期诊断和及时治疗是最理想的治疗测了,但由于病种的繁多、不同疾病之间的相似性以及不显著的早期症状给临床诊断带来了困难,而纳米技术在传感器、药物递送和组织工程中的优势为自勉疾病带来新的诊疗方式。利用文献计量学发现,纳米技术在自免中的应用聚焦在治疗(64%)、成像(14%)和传感器(5%);同时列举目前已应用在临床的纳米药物,展示了纳米技术在诊断和治疗自身免疫性疾病中的具体应用和临床意义,通过分析也指出纳米材料在该领域应用中面临的挑战和机遇:除了安全性和材料物化性质调控问题外,纳米材料的免疫调节机制、治疗平台的标准化、诊疗一体的平台建设都可以作为未来研究的重点。(He et al. Nano Today 2022, 101694)第一作者川北医学院附属医院何医生高能物理研究所谷战军研究员,朱双博士和川北医学院附属医院胡厚祥主任医师为共同通讯作者。




4.4 Nanotechnology in coronary heart disease

冠心病(CHD)是全球主要的死亡和致残原因之一,尤其在低收入和中等收入国家以及老年人群中更为突出。传统的诊断和治疗方法存在着低灵敏度、高成本和副作用等局限性。纳米技术利用纳米材料的独特特性,为冠心病的诊断和治疗提供了有前景的替代策略。本综述通过文献计量分析,识别了纳米技术在冠心病应用中的研究热点,并全面概述了当前的研究现状。具有增强成像和生物传感能力的纳米材料可以通过先进的对比剂和高分辨率成像技术改善冠心病的早期检测。此外,纳米材料可以促进靶向药物输送、组织工程和调节炎症和氧化应激,从而解决冠心病病理生理学的多个方面。我们讨论了纳米技术在冠心病诊断(成像和传感器)和治疗(调节巨噬细胞、心脏修复、抗氧化应激)中的应用,并提供了未来研究方向和临床转化的见解。本综述为寻求利用纳米技术管理冠心病的研究人员和临床医生提供了宝贵的资源。川北医学院附属医院郭俊松和王豪为共同第一作者,高能物理研究所谷战军研究员,朱双博士和川北医学院附属医院胡厚祥主任医师为共同通讯作者。



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