综述——新型纳米生物材料的研发：纳米酶的发现与应用

自2007年发现四氧化三铁纳米材料具有类似辣根过氧化物酶的催化特性以来,纳米酶研究领域迅速崛起．不同形貌、尺度和材料各异的纳米酶相继出现,同时其催化机制逐渐被认识．由于纳米酶具有催化效率高、稳定、经济和规模化制备的特点,它在医学、化工、食品、农业和环境等领域的应用研究便应运而生．纳米酶的发现,不仅推动了纳米科技的基础研究,还拓展了纳米材料的应用．本文将介绍纳米酶研究领域的最新研究进展．     

纳米生物催化的研究现状和发展态势

纳米生物催化领域包括:(ⅰ)利用纳米技术或纳米材料调控生物催化剂的效率;(ⅱ)直接利用纳米材料或技术实现生物催化功能,并拓展生物催化在非友好环境及疾病诊疗中的应用.纳米生物催化已成为纳米生物学重要的研究领域,主要涉及纳米载体固定化酶和纳米材料人工模拟酶(纳米酶).一方面,可以借助纳米技术或材料所具有的特殊纳米效应来增强生物催化剂的效率和稳定性.另一方面,从模拟酶的理念出发,借助纳米材料自身所具有的催化能力,直接实现对生化反应的催化,这类具有酶学特性的纳米酶被视为新一代人工模拟酶.近年来,基于纳米载体固定化酶和纳米酶技术的纳米生物催化已在疾病诊断和治疗、化工制药、环境处理等领域得到了广泛研究,并展示了其具有重要的应用价值.本文简要综述了纳米载体固定化酶和纳米酶的发展历程及应用进展.     

铋基纳米材料在抗菌领域的研究进展

铋(bismuth, Bi)作为一种低毒性重金属,已被用于合成各种具有独特结构和物理化学特性的纳米材料。合成的铋基纳米材料具有良好生物相容性、高X射线衰减系数、循环半衰期长、稳定性高、优异的光热转换效率和光催化能力等特点。由于这些特点,铋基纳米材料在组织工程、抗菌和癌症治疗等生物医学方面得到广泛应用。据报道,铋基纳米材料已被制成药物用于疾病治疗。与传统抗菌药物相比,铋基纳米材料在抗菌领域的应用可有效避免细菌耐药性的发生。综述了铋基纳米材料的特性、抗菌机制及其在抗菌领域的研究进展,最后提出了铋基纳米抗菌材料未来的研发方向。     

综述与专论: 纳米酶在肿瘤催化诊疗方面的应用

作为一个特殊的交叉学科前沿,纳米酶在近几年来引起了科学界的广泛关注。自2007年首次发现四氧化三铁纳米材料具有类似辣根过氧化物酶的催化特性以来,纳米酶的研究迅速兴起。其特殊的在纳米尺度的理化性质赋予它们优越的催化性能,以用于各方面的应用,例如癌症的诊断和治疗。本文重点介绍近年来催化化学的发展所促进的纳米医学在肿瘤诊疗方面的应用,以及纳米酶的研究现状和未来的展望。通过合理地将催化化学与临床纳米诊疗医学相结合,这些新型的纳米酶及其在肿瘤成像和治疗方面优越的催化性能,将会极大地促进纳米医学新子学科的产生。     

贵金属-磁性异质结构纳米材料及其生物医学应用

异质结构纳米颗粒不仅可以同时拥有多种单组分纳米颗粒不同的性能,实现多功能化,还可能因组分间的相互耦合作用而产生单组分颗粒不具备的新性能,因而在化学化工、生物医学、能源催化等领域引起广泛关注.贵金属具有特殊的光学性质和催化活性;磁性纳米颗粒拥有优异的磁性能,因而备受研究人员关注.贵金属-磁性异质结构纳米材料集合了两种材料优异的性能,能通过不同的异质结构展现出不同的性质.本文根据异质结构的类型,将贵金属-磁性异质结构纳米材料分为核壳结构、蛋黄-壳结构和哑铃结构3种,总结了不同贵金属-磁性异质结构纳米颗粒的特性、制备方法及应用,并重点论述了其在诊疗一体化探针、多模态成像探针和刺激响应型药物载体生物医学领域上的应用.     

纳米酶在肿瘤催化诊疗方面的应用（英文）

作为一个特殊的交叉学科前沿,纳米酶在近几年来引起了科学界的广泛关注.自2007年首次发现四氧化三铁纳米材料具有类似辣根过氧化物酶的催化特性以来,纳米酶的研究迅速兴起.纳米酶在纳米尺度的特殊理化性质赋予它们优越的催化性能,以应用于各方面,例如癌症的诊断和治疗.本文重点介绍近年来催化化学的发展所促进的纳米医学在肿瘤诊疗方面的应用,以及纳米酶的研究现状和未来的展望.通过合理地将催化化学与临床纳米诊疗医学相结合,这些新型的纳米酶及其在肿瘤成像和治疗方面优越的催化性能,将会极大地促进纳米医学新子学科的产生.     

光及光热纳米材料在生物传感、药物靶向运输和生物成像中的应用

纳米材料是纳米科学技术的重要发展方向之一。纳米材料的结构赋予了其独特的光学性质,纳米尺寸方便其经EPR效应或表面修饰靶向肿瘤组织,并且部分纳米材料可吸收外部光源能量,将其转化为热能。因此,纳米材料在光学传感器、生物成像、药物靶向运输及肿瘤光热治疗中的应用十分广泛。综述主要分类介绍了光学纳米材料和光热纳米材料的优异特性,阐述了其在以上领域中的应用;最后,对纳米材料未来的发展作出了展望。     

银纳米粒子的生物医学应用研究进展

银纳米粒子作为一种新兴的功能纳米材料,在生物医学领域有着广泛的应用。本文首先对银纳米粒子的合成方法进行简要的综述,然后对银纳米粒子的光学性质及其在光学成像和检测方面的研究进行介绍,最后重点综述银纳米粒子在生物医学方面的应用,特别是人们日益关注的生物安全性研究现状。     

模板法制备聚苯胺及其光热性质研究

近年来,聚苯胺由于其独特的光学吸收特性和导电性质受到很多科学家的青睐。但是,聚苯胺极差的稳定性、不可控的形貌成为其在各个领域应用中的阻碍。因此,本文利用聚苯乙烯磺酸(PSS)作为苯胺聚合的模版,分别采用氯化铁(ferric chloride)、硫代硫酸铵(ammonium thiosulphate)作为氧化剂来制备聚苯胺纳米材料。利用电子显微镜和紫外可见分光光度计对其形貌、光学特性进行了研究。研究发现,氧化剂的使用对其纳米材料的形貌起决定性的作用,氯化铁作氧化剂制备出大小均一、规则的球形纳米粒子;硫代硫酸铵作为氧化剂制备出细长的纳米纤维。所制备的聚苯胺纳米材料具有显著的光热效应,有潜力用于肿瘤的光热治疗。     

基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗研究进展

磁性纳米材料具有独特的磁学性质，可响应外磁场，产生力、热等效应。如在静磁场下将药物磁靶向递送至肿瘤部位；低频交变磁场下可将纳米药物主动渗透至病灶部位，实现瘤内均一分布；中频交变磁场作用下磁滞损耗产生热和增强的活性氧，用于肿瘤治疗。磁性纳米材料同时具有尺寸依赖的磁学性质以及表面多功能化等特点，可将磁靶向、分子靶向以及磁热疗联合。此外，磁性纳米材料具有磁共振成像性能以及纳米酶催化特性，使其在肿瘤诊疗一体化治疗方面获得了广泛应用。近年来，纳米给药系统不断被优化，基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗也得到了长足的发展。鉴于此，本文围绕提高靶向肿瘤治疗效果，从磁靶向药物治疗、被动靶向磁热疗和主动分子靶向磁热疗、纳米酶特性以及诊疗一体化应用等几方面出发，综述了基于磁性纳米材料的肿瘤靶向治疗研究进展。     

光学成像中兼具光学和力学性质的生物组织仿体

在生物医学光学成像方法的研发、评估和使用中,需要用到在较长时间内具有稳定的光学及力学属性的生物组织仿体,以使光学成像实验可以重复进行。这些仿体一般由混有散射、吸收粒子的基质制成。常用散射粒子包括脂质微粒、聚合物微球、金属氧化物粉末和金纳米粒子等,吸收粒子(及其溶液)包括血液、印度墨水(Indian Ink)和分子染料等。常用来模拟组织特性的基质包括硅胶、纤维蛋白和聚乙烯醇凝胶(Polyvinyl alcohol cryogel,PVA-C)等。讨论和分析常见仿体的光学性质(吸收系数、散射系数、折射率)和力学性质(弹性和粘弹性)。从生物相容性、制备难易程度及耗时情况、稳定性等方面比较了几种常见散射粒子、吸收粒子和基质的优缺点,并据此总结其适用范围。最后对仿体研究的发展进行了展望。     

基于纳米金光学性质的分子检测与应用

纳米金颗粒是近年研究最为广泛的纳米材料之一,它具有良好的生物相容性、化学稳定性以及独特的光学性质,在生物分子检测、诊断和治疗方面具有很大的发展潜力。尤其是纳米金显示出特殊的表面等离子体共振现象,导致了粒子表面产生强电磁场,并最终增强了诸如吸收和散射的辐射特性,其散射光强与粒子的尺寸和团聚状态有密切关系。而由于共振现象而产生的纳米金对光的强烈吸收并高效转换为热效应也被用于检测和治疗。此外,与纳米金尺寸相关的局域表面等离子体共振光学特性,能够在粒子附近产生很强的电磁场增强,从而构成表面增强拉曼散射的基础。纳米金在强光照射下也表现出良好的抗光漂白的荧光现象,其特有的荧光寿命也成为检测的一种有效手段。与其他荧光物质作用时,又表现出表面增强荧光特性以及荧光共振能量转移。综述中,在介绍纳米金这些特殊光学性质的基础上,回顾了其在生物分子检测方面的应用进展。     

糖纳米材料的研究进展

纳米材料在电子学、光学、磁学和生物医药等方面有着广泛的应用。在过去的20年,金属纳米微粒已经成功地与多肽、蛋白质和DNA结合,但糖类物质直到2001年才被引入到纳米科学中。糖纳米微粒能够很好地构建类似细胞表面糖类表达的生物细胞模型,成为糖生物学、生物药学、材料科学中十分出色的研究工具。随着研究的深入,糖纳米材料由于其制备简便,具有独特的物理、化学和生物性质,其在生物医学成像、诊断及治疗等方面有着广泛的应用前景。     

纳米粒子-生物分子复合体的合成及其在生物医药领域的应用

纳米粒子具有独特的光、电和催化性质;生物物质具有识别、催化和抑制的特性;纳米粒子连接生物分子从而合成了具有生物上的电、光性质的纳米粒子—生物分子复合体。本文介绍了纳米粒子-生物分子复合体系的合成,以及这些纳米粒子—生物分子复合体在生物医学领域的应用及研究进展。     

纳米酶:中国原创领域的机遇与挑战——香山科学会议第606次学术研讨会简报

正"纳米酶(Nanozyme)"是指蕴含酶学特性的纳米材料,它能够在生理条件下催化酶底物的反应,具有如同天然酶一样的催化效率和酶促反应动力性质.纳米酶是我国科学家发现的,来自生物、化学、材料和医学领域的专家打破传统学科界限、经过多年通力合作,在国际上报道了首例纳米酶的实验证据(Nature Nanotechnology,2007),从此改变了人们对纳米材料生物惰性的传统认知.纳米酶作为新一代人工模拟酶,引起了国内外科学家们的广泛     

综述与专论: 贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究

2007年四氧化三铁类过氧化物酶活性的发现催生了纳米酶这一新兴多学科交叉研究方向,多种基于金属、金属氧化物和碳纳米材料的纳米酶被发现,并在环境,食品安全,化工,生物医学等领域获得应用。相应的,纳米酶催化分子机制的理论研究也取得了进展。本文将回顾化学催化的基本原理,重点总结贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究进展。     

贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究

2007年四氧化三铁类过氧化物酶活性的发现,催生了纳米酶这一新兴多学科交叉研究方向,多种基于金属、金属氧化物和碳纳米材料的纳米酶被发现,并在环境、食品安全、化工、生物医学等领域获得应用.相应的,纳米酶催化分子机制的理论研究也取得了进展.本文将回顾化学催化的基本原理,重点总结贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究进展.     

医用金属及金属氧化物纳米材料的毒性研究

随着纳米科技的发展,纳米材料在各领域的应用日益增多。金属及金属氧化物纳米材料因其独特的物化性质,为多种疾病的诊治提供了崭新的解决途径。其中,贵金属金、银及应用最为广泛的铁所形成的纳米材料在医学领域应用甚广。纳米金及纳米银具有优异的抗菌效能,广泛用于伤口敷料、化妆品、食品等的制造中。除此之外,纳米金、纳米银及含铁的磁性纳米颗粒也用于疾病诊治方面,如肿瘤的诊断和治疗、生物传感器、生物成像等。但是,大部分金属纳米材料可对机体产生不良作用,因而了解金属纳米材料的毒性显得非常重要。为了在医学应用中更有效地利用金属纳米材料,必须探究其大小、表面化学、特殊性质及毒性。本文总结了这几种金属纳米材料的医学用途,概述了它们的体内外毒性,并分析了可能的毒性作用机制。     

微生物应用于纳米生物合成技术研究进展

基于发展纳米材料"绿色合成技术"重要性,生物合成纳米材料已成为纳米合成技术研究热点。微生物具有廉价、易培养、繁殖快等优点被应用于多种纳米材料的生物合成研究,成为生物合成纳米材料的重要生物类群。本文综述了细菌、放线菌、酵母菌以及真菌等微生物应用于纳米生物合成技术的发展;着重评述了纳米材料微生物合成生物方法、纳米材料微生物合成相关机制、纳米材料形貌和尺寸微生物调控合成方法以及应用研究进展;并对纳米材料微生物合成技术未来发展趋势进行了展望。     

纳米疫苗与疫苗用纳米材料

疫苗是一种用于有效预防或治疗多种疾病的生物制品,是遏制新型传染病传播的关键手段.与传统疫苗相比,基于纳米材料与技术制成的纳米疫苗,具有抗原装载效率高、靶向性好、毒性低、稳定性高、给药方式多样等显著优势.近10年来,纳米疫苗的研究与日俱增,具有应用潜力的纳米疫苗与材料不断涌现.根据纳米疫苗所添加抗原及其预防疾病的不同可将...