介孔碳纳米材料的制备及其在药物传递方面的应用进展

新型功能性纳米材料在设计和制备技术方面的进步为纳米医学的发展提供了很大的机遇。在过去十年中,介孔碳纳米材料在制备和应用方面获得了巨大的进步。作为一种新型无机材料体系,介孔碳纳米材料结合了介孔的结构以及碳质组成的特点,显示出不同于传统介孔二氧化硅以及其它一些碳基材料体系(碳纳米管、石墨烯、富勒烯等)的优越特性。介孔碳纳米材料在药物的吸附与控释、光热治疗、协同治疗、肿瘤细胞的荧光标记、催化、生物传感、生物大分子的分离等诸多领域表现出其他多孔材料难以达到的优越性和应用潜力。本文对介孔碳纳米材料的制备和修饰技术进行介绍,重点关注介孔碳纳米颗粒在药物负载和光热控释方面的应用,最后对介孔碳纳米材料在生物医学领域的应用前景和所面临的关键问题进行讨论。     

硫化铜纳米粒子应用于肿瘤诊断和治疗的研究进展

癌症是当今威胁人类健康的主要疾病之一。近年来提出的近红外光介导的光热治疗,能够对肿瘤组织进行定点清除并且对正常组织具有较低的毒副作用,为肿瘤的治疗提供了新的方法。开发具有良好生物相容性的高效光热偶联剂是发展光热治疗的首要条件。随着纳米技术的飞速发展,一些金属纳米结构由于具有独特的光学特性作为光热偶联剂被广泛应用到肿瘤的光热治疗中。然而,成本高昂、制备过程繁琐以及光热稳定性较差等不足,限制了这些纳米材料的进一步应用。最新报道的新型光热偶联剂半导体硫化铜纳米粒子(copper sulfide nanoparticles,CuS NPs),由于其具有制备工艺简单、成本低廉、突出的光热稳定性和良好的生物相容性等优势,成为了当今纳米医学领域研究的热点。本文主要综述了CuS纳米粒子在肿瘤光热治疗和影像诊断方面的应用研究,并对CuS纳米粒子在生物医学领域应用中存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

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。     

循环肿瘤细胞捕获与检测的纳米分析技术进展

随着纳米科学技术的发展,结构可控、表面多功能化、生物相容性良好的纳米材料在生物医药领域的各个方面都具有广泛的应用.作为一种重要的血液生物学标志物,循环肿瘤细胞(CTC)是肿瘤转移的"种子",活力较强的肿瘤细胞随着血液的流动可穿出血管在远端聚集形成微小的癌栓,对CTC的检测可用于癌症的早期诊断和转移的评估.新型纳米材料以及纳米表征测量技术的应用对CTC分析技术的进步产生了巨大的影响.近年来,基于纳米材料和微流控技术对CTC的捕获和检测已成为液体活检的研究热点,这一技术也被逐步推广到临床应用中.本文对纳米材料与纳米技术在CTC的捕获和检测中所发挥的作用进行了综述,并展望了该领域生物分析的应用前景.     

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.     

纳米生物技术在医学中的应用

近年来纳米材料和纳米生物技术在临床治疗及临床诊断方面的应用越来越广泛,纳米药物、纳米医用材料、纳米芯片技术、体外诊断试剂逐渐开发并取得了重要进展。主要从纳米医疗和纳米诊断这两方面对纳米材料和纳米生物技术的现状及其发展前景进行了阐述。     

纳米水解酶的研究进展

水解酶由至少200种单独的蛋白质组成,可催化一系列独特化学键的水解.但是天然酶的固有缺点,如易变性、成本高、制备费力和回收困难,极大地限制了它们的实际应用.为了克服这些缺点,研究人员长期以来致力于探索人工水解酶模拟物.自从2007年发现Fe₃O₄纳米颗粒可以作为过氧化物酶模拟物,关于纳米酶的研究不断涌现.与天然酶相比,纳米酶具有制备简单、可大规模生产、环境耐受性强、制备及储存成本低廉、可重复使用等优势.纳米水解酶是指具有水解酶活性的纳米材料,金属有机框架材料、碳基纳米材料和金纳米粒子等的水解酶活性均已被报道.近年来,纳米水解酶研究领域进入蓬勃发展期,然而至今尚未见关于纳米水解酶的综述.本文首先根据水解底物的不同对纳米水解酶进行分类并分别讨论其催化机理,之后对影响纳米水解酶活性的因素及纳米水解酶的应用进行总结,最后概述和讨论纳米水解酶的当前挑战和未来前景.     

《生物材料》：纳米材料肿瘤生物学效应研究取得新进展

中科院理化所纳米材料可控制备与应用研究组,继一月份在《生物材料》（Biomaterials）上发表关于纳米材料的生物学效应的研究（Biomaterials 31（2010）438—448）之后,近日,又有一篇关于纳米材料的肿瘤生物学效应的文章“The promotion of human malignant melanoma growth by mesoporous silica nanoparticles through decreased reactive oxygen species”发表在该期刊上（Biomawrials 31（20lo）6142-6153）,这一研究为全面了解纳米材料与肿瘤之间的关系,进而设计开发新型纳米药物制剂具有重要的指导意义。     

纳米酶在疾病诊断中的应用

纳米酶是近年来中国科学家发现的一类自身蕴含酶学特性的纳米材料.作为一种新型人工模拟酶,纳米酶具有经济、稳定、易于大批量生产的优势.更重要的是,纳米酶是一个双功能或者多功能的分子,它不仅具有催化活性,还兼有纳米材料特有的物理和化学性质,如磁性、荧光、光热特性等.纳米酶的出现为酶催化反应在疾病诊断中的应用提供了新思路,新方法和新工具.本文将重点介绍近几年纳米酶在疾病诊断方面的应用,涵盖了癌症、代谢性疾病、传染性疾病、神经退行性疾病、心血管疾病和炎症性疾病等不同疾病类型,并对该领域未来的发展方向进行了讨论和展望.     

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。     

纳米盘技术在临床医学领域研究新进展

膜蛋白功能广泛,参与多种细胞活动,如细胞增殖分化、信号转导、物质运输等,近年来一直是生物医学领域研究热点之一.膜蛋白天然构象的稳定是维持其生物活性的关键因素,新型纳米材料纳米盘技术采用两亲膜支架蛋白在水相中稳定磷脂分子,进而自组装形成类似于天然磷脂双分子膜环境的盘状结构,为膜蛋白的研究提供了理想平台.与传统拟膜技术相比,纳米盘具有可溶性强、稳定性佳、尺寸可控、生物相容性高、半衰期长等优点,同时可精准设计选择性靶向,应用优势巨大.本文介绍了纳米盘技术在膜蛋白结构与功能研究中的应用,并重点综述了其在临床医学领域中的研究新进展,包括纳米盘作为疏水性药物、抗肿瘤靶向治疗药物的运输载体,具有高载药率、药物可控释、靶向功能的运载能力;作为小分子蛋白的拟膜环境对目标蛋白的亲和固定性和作为高密度脂蛋白的有效补充在心血管疾病中清除胆固醇的高效性和可控性.综上,纳米盘技术能够为未来膜蛋白相关研究以及其他临床疾病的诊断与治疗提供新方法与新思路.     

金属有机框架纳米酶的研究进展

纳米酶作为一种具有类酶活性的纳米材料,与天然酶相比,具有制备过程简单、受外界环境干扰小、对酸碱和温度具有较好的耐受性等优点.金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs),即多孔配位聚合物,具有结构多样性、高比表面积、孔隙率可控等独特性质.因有序框架的保护以及结构可调控的性质,基于MOFs构建的纳米酶受到研究人员的广泛关注.本文综述不同类型MOFs基的纳米酶,主要从原始MOFs、化学修饰的MOFs、MOFs基复合材料和MOFs衍生物等四大方面进行论述;随后,对4种类型MOFs基纳米酶的构建特点和生化分析应用进行归纳和比较;最后对其当前面临的挑战和未来的发展趋势进行讨论.     

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...     

硫化铜纳米粒子在肿瘤成像与治疗中的功能研究进展

硫化铜是一种二价铜的硫化物,可以作为半导体材料,化学式为CuS,呈黑褐色,溶解度极低。硫化铜纳米粒子(Copper sulfide nanoparticles, CuS NPs)是纳米尺度大小的硫化铜。近年来,CuS NPs因其结构的可塑性,良好的光热稳定性、生物相容性、突出的光热及光声转换性能,成为了当今纳米材料医学领域的研究热点,在肿瘤诊断和治疗领域中引起了广泛关注。CuS NPs本身可通过介质鳌合金属离子合成多功能纳米粒子,实现肿瘤多模式诊断,并且在光热治疗研究中体现出突出的治疗效果。本文综述了近几年CuS NPs在肿瘤诊断与治疗方面的研究进展,总结肿瘤治疗中的应用研究方法,对CuS NPs在生物医学领域应用中存在的问题进行分析,为解决实际操作过程所遇到的问题提供参考。     

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。     

基于纳米基因载体的动植物遗传转化研究进展

转基因技术在动植物优良新品种的培育中发挥着重要作用,而随着纳米生物技术的发展,基于纳米材料构建基因载体的动植物转基因技术,对于发展动植物转基因新方法以及加速转基因种质材料的大规模制备、优良新品种的培育进程具有更为重要的意义。综述了纳米基因载体的种类与性质,并结合动植物遗传育种的研究进展,分析了纳米基因载体相比于其他载体的特点及优势,同时,重点阐述了基于纳米基因载体的基因转染技术的基本原理和操作过程,及其在动植物遗传转化中的应用,以期为动植物基因工程改造提供新思路。     

综述与专论: 纳米酶在疾病诊断中的应用

纳米酶是近年来我国科学家发现的一类自身蕴含酶学特性的纳米材料。作为一种新型人工模拟酶,纳米酶具有经济、稳定、易于大批量生产的优势. 更重要的是,纳米酶是一个双功能或者多功能的分子,它不仅具有催化活性,还兼有纳米材料特有的物理和化学性质,如磁性、荧光、光热特性等. 纳米酶的出现为酶催化反应在疾病诊断中的应用提供了新思路,新方法和新工具. 本文将重点介绍近几年纳米酶在疾病诊断方面的应用,涵盖了癌症、代谢性疾病、传染性疾病、神经退行性疾病、心血管疾病和炎症性疾病等不同疾病类型,并对该领域未来的发展方向进行了讨论和展望.     

磁性纳米粒子固定化酶技术研究进展

磁性纳米粒子因兼具磁学特性和纳米材料独特性能,被广泛应用于各个领域。就磁性纳米粒子的种类、特性、制备和表面修饰四个方面展开介绍,综述了脂肪酶、漆酶、淀粉酶及其复合酶等生物酶固定化酶技术的最新研究动态,针对磁性纳米粒子在固定化酶技术的研究应用现状进行了总结,以期为磁性纳米粒子固定化酶技术的应用研究提供参考。     

介孔二氧化硅纳米粒子的合成及其在生物医学中的应用

介孔二氧化硅纳米粒子具有均一孔径、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面等特点,在药物缓/控释及靶向释放和基因输送等方面的应用日益得到重视。虽然国内外许多研究组使用不同的方法进行了尝试,但是制备粒径均一的、单分散的、尺寸可控的介孔二氧化硅纳米粒子仍然是一大难点。纳米生物医学技术的安全性问题已经成为纳米技术应用于医学临床的主要障碍之一。为了能够更好地指导纳米医药技术的发展,这些问题都将是今后我们研究的焦点。