功能核酸DNA水凝胶的理化特性及应用进展

自DNA被开发为纳米级的自组装材料以来,凭借其可调节的多功能性、便利的可编程性、精确的分子识别能力、高通用性以及优越的生物相容性和生物降解性连接了生命科学和材料科学两大领域。受益于DNA纳米材料的结构特性,以功能核酸作为构建单元,经交联、自组装形成的功能核酸DNA水凝胶已成为新型材料领域的研究热点。基于此,对功能核酸DNA水凝胶所具有的主要理化特性进行了总结,并进一步综述了近年来功能核酸DNA水凝胶在药物递送与靶向治疗、生物传感、三维组织构建等生物医学、分子检测及环境工程等领域中的应用进展。最后,从生命科学和材料科学的角度总结了在设计与搭建功能核酸DNA水凝胶时应考虑的关键点和方向,以期助力DNA水凝胶在多学科领域的研究与应用。     

可控释放纳米载体在癌症治疗中的研究进展

癌症治疗的靶向分子药物的设计与构建,是目前生物医学领域的研究前沿热点之一。靶向药物载体的构建,是通过药物直接加载靶向生物分子或者利用载体自身特性,使化疗药物可以到达并富集在特定组织,所以也被称为"分子火车"。纳米药物的研究已经从单靶向发展到多靶向,实现从单一功能到多功能的应用。单纯的被动释放药物的载体颗粒在复杂的细胞微环境中缺乏精确治疗。因此通过构建带有可控释放特性的纳米药物载体,不仅能有效的提高药物在靶向部位的药物浓度,加强药效,而且还能降低对非靶向组织的毒副作用,提高纳米药物的安全性。常用的控制纳米药物释放的方式包括pH响应,酶响应,光响应,磁响应等。本文主要介绍构建可控药物释放纳米载体的研究进展。     

全身纤维结缔组织网络中的界面流体传输现象

纤维结缔组织在身体中的作用是支撑、连接和分隔不同的组织和器官。最近,人体断肢解剖研究证实,一种定向纤维结缔组织组成了一种长程液体传输通路。其解剖位置有两种:皮肤传输通路(包括真皮、皮下组织和脂肪小叶间隔)和血管周围传输通路(静脉和动脉周围纤维结缔组织)。这种纤维通路的三维空间内部结构是一种纵向分布、相互连接的纤维丝,在每一根纤维丝及其周围水凝胶之间形成了一种固液界面区;纤维结缔组织中的液体能够通过这种界面区传输,命名为"生物界面流体传输通路";存在于各种组织和器官纤维基质中的液体,很可能并没有被束缚在"组织凝胶"中,而是在尚未明确的某种物理机制的作用下,朝向一定的方向传输。这些研究结果为理解纤维结缔组织的功能提供了一个新的视角。     

自组装ELP多肽的从头设计及其在生物医药领域中的应用进展

重组类弹性蛋白多肽(elastin-like polypeptides,ELPs)是一种通过基因工程方法合成的多肽聚合物,其结构由类弹性蛋白的肽段单元重复串连组成,具有刺激响应性、自组装特性、显著的弹性和良好的生物学特性,如低血小板黏附性和低免疫原性等,因此ELPs材料已被广泛应用于组织工程、药物输送和纳米生物器件制备...     

科研快讯

正CSBB:新型纳米颗粒或有效治疗机体肠道炎症最近,刊登于国际杂志Colloids and Surfaces B:Biointerfaces上的一项研究论文中,来自乔治亚州立大学和中国西南大学的研究人员通过联合研究开发了一种新型纳米颗粒可以有效阻断在炎性过程中扮演关键角色的细胞表面分子,这种新型纳米颗粒或可作为炎性肠病(IBD)的一种安全性疗法。这种纳米颗粒可以减少CD98的表达,CD98分子是一种促进炎症发生的糖蛋白,研究者Didier Merlin教授说道,我们的研究结果表明,纳米     

RADA-16的研究进展

自组装多肽RADA-16(RADARADARADARADA)是化学合成的一种纳米材料,最早是麻省理工学院的张曙光教授合成。研究显示,1%的RADA-16溶液在盐溶液的激发下能迅速自组装成纳米纤维水凝胶;在不同的多肽浓度下,RADA-16形成不同的结构形态,经超声波破碎打断的RADA-16纤维会随着时间的延长而重新组装成较长的纳米纤维;p H值的变化也会影响RADA-16水凝胶的形成,在酸性、碱性、中性条件下分别以3种离子状态存在;RADA-16纳米纤维水凝胶能够提供一个利于细胞生长的三维环境,将不同的细胞种植在水凝胶中能够促进细胞的增殖和迁移;已有科学家将RADA-16应用在组织工程中皮肤缺损、软骨修复、神经修复、止血等方面的研究并取得很好的研究成果。本研究主要对RADA-16的研究进展进行阐述。     

亲和素及其类似物在生物医学工程中的应用

基于与生物素高特异性紧密结合的能力,亲和素及其类似物广泛地应用于生物医学工程的多个领域,包括从简单的亲和纯化到复杂的药物定向运输等。研究发现,通过改造亲和素及其类似物与生物素的结合方式,可以改善它们的功能特性,进而开发出纳米适配器和分子水凝胶等系统。现概述亲和素及其类似物与生物素作用的模式,以及目前在亲和纯化、医学信号检测、药物运输、疫苗研制和组织工程等方面的研究与应用,为进一步开发该非共价相互作用提供参考。     

综述——纳米材料与药物输递：聚乙二醇/聚己内酯嵌段共聚物温敏水凝胶及其在局部药物递送中的应用

近年来,温敏水凝胶被广泛用于药物递送、组织工程等生物医用领域．其中,由聚乙二醇与脂肪族可降解聚酯合成的两亲性聚合物的自组装胶束形成的温敏水凝胶是一种重要的温敏凝胶材料．本文针对聚乙二醇(PEG)与聚己内酯(PCL)形成的两亲性嵌段聚合物温敏水凝胶体系,综述了聚合物分子质量、嵌段序列结构,亲疏水段分子质量与比例、疏水段化学结构等因素对温敏行为的影响,以及该温敏水凝胶在局部药物递送方面的研究进展．     

超分子多肽自组装在生物医学中的应用

近年来,自组装多肽纳米技术因其可形成规则有序的结构、具有多样的功能而备受关注。研究发现自组装多肽能在特定的条件下形成具有确定结构的聚集体,这种聚集体具备生物相容性好、稳定性高等优点,表现出不同于单体多肽分子的特性和优势,因此其在药物传递、组织工程、抗菌等领域具有良好的应用前景。文中介绍了自组装多肽形成的分子机理、类型、影响因素,综述了自组装多肽形成的纤维肽基水凝胶与自组装抗菌肽的最新进展,并提出目前多肽自组装技术所存在的问题及展望。     

自组装IKVAV多肽纳米纤维支架凝胶及其对嗅鞘细胞的作用

旨在观察自组装IKVAV多肽纳米纤维支架凝胶对鼠嗅鞘细胞(OECs)的作用。通过调整IKVAV溶液pH值并加入培养液触发多肽自组装为支架凝胶, 用原子力显微镜检测IKVAV分子可以自组装成编织状纳米纤维(直径为3~5 nm)。采用原代分离培养方法获得OECs单细胞悬液后, 使用差速贴壁法两次纯化OECs且在第12天通过免疫染色计数OECs纯度为85%。将IKVAV多肽纳米纤维支架凝胶与OECs复合培养, 倒置显微镜下观察OECs生长良好, Calcein-AM/PI活、死细胞染色表明活细胞数达95%。CCK-8法间接细胞计数证实IKVAV多肽可促进OECs的黏附, 对OECs增殖没有影响。由此可见IKVAV多肽可以自组装成纳米纤维支架凝胶且对OECs有良好的生物相容性及黏附作用, 可作为神经组织工程支架材料。     

科研快讯

《实验生物学与医学》:研究者研发新合成分子模式工具来自美国加州大学圣地亚哥分校,北京大学,北京毒物药物研究所等处的研究人员研发了一种新合成分子模式工具,并利用这种工具探讨脯胺酸及四胜肽在XIAP调节肿瘤细胞凋亡上所扮演的构造及功能的角色,这对于了解癌细胞生长,以及研发新的抗     

组织工程用纤维增强天然多糖水凝胶的进展

天然多糖水凝胶具有良好的生物相容性,然而其力学性能调节幅度小,无法满足组织工程应用巨大的需求。通过纤维增强法,不仅可显著提高天然多糖水凝胶的力学性能,还能调节复合水凝胶的降解性能、促进细胞粘附、增殖与分化行为及其组织沉积。常用的天然多糖组织工程水凝胶的纤维增强方法有物理共混法、化学作用法、静电驱动法与自组装法等。本文综述了纤维增强水凝胶的结构与功能特点,讨论了纤维增强对组织工程水凝胶的意义,以期对纤维增强组织工程水凝胶的发展起到促进作用。     

浅析纳米载体靶向药物递送系统:误区、壁垒与对策

纳米载体靶向药物递送系统早已受到各国的广泛关注,虽然这一研究方向的论文发表量呈指数增加,却基本没有成药性.本文基于物理化学和生物学原理分析,通过对不同材料和粒径纳米载体扩散系数的实验研究,探讨分子与纳米粒子在水介质中依数性和扩散能力的差异、纳米载体在体内的寻靶过程,从根本上剖析了纳米载体靶向药物递送系统理论中存在的种种误区,揭示了主动靶向修饰的纳米载体并不能够按照载体设计的初衷提高对肿瘤组织的靶向效率的缺陷.证明EPR效应只适用于药物分子与具有足够扩散能力的纳米载体,并提出依靠环境特异性响应的靶向释药、提高纳米载体扩散能力、利用巨噬细胞固有的吞噬作用捕获NPs实现靶向药物递送以及逐级靶向等更具有可行性的靶向递送新策略.     

可原位注射的十二羟基硬脂酸水凝胶制备及药物控释性能

超分子水凝胶能被吸收、易降解,使得它在生物医学领域有广泛的应用前景。本研究选择十二羟基硬脂酸(HSA)作为小分子凝胶因子,详细研究了十二羟基硬脂酸的聚乙二醇200 (PEG200)溶液对水的胶凝能力,利用流变、扫描电子显微镜(SEM)等技术表征了凝胶的力学性能及组装形貌。结果表明,十二羟基硬脂酸在凝胶中组装形成了纤维状聚集体且凝胶拥有很好的机械性能,药物缓释实验结果确认该凝胶对药物具有良好的缓释性能。小鼠皮下注射实验表明注射十二羟基硬脂酸的聚乙二醇200溶液可以在小鼠体内形成稳定原位凝胶,且小剂量HAS-PEG200凝胶对小鼠正常生长几乎没有影响,表明该水凝胶体系可用于原位缓释给药。     

酶响应型肽水凝胶及应用研究进展

酶响应型肽水凝胶可用于缓控释药物的释放,并具有抗菌、抗肿瘤等作用,是目前材料领域新兴的的研究热点之一.本文总结了近年来国内外开发的酶响应型肽水凝胶材料,重点介绍了包括谷氨酰胺转氨酶、激酶、磷酸酶、赖氨酸氧化酶(血浆氨氧化酶)、蛋白酶、酯酶、β内酰胺酶、基质金属蛋白酶等酶响应型肽水凝胶,以及在酶的催化作用下,水凝胶的形成、破坏或动态转换,同时总结了它们的响应机理.此外,介绍了酶响应型肽水凝胶的应用.酶响应型肽水凝胶具有广阔的发展前景,是未来智能响应材料的发展方向之一.     

功能化自组装肽水凝胶在细胞培养中应用

自组装肽水凝胶是一类能够在特定的条件下利用疏水作用、静电作用、氢键、范德华力等非共价作用力来形成内部高度有序结构的多肽分子凝胶。自组装多肽凝胶具有易于设计合成、低免疫原性、低炎症反应、良好组织相容性、生物利用度高等特点,可为各种细胞提供近似于天然的细胞外基质,促进细胞增殖、分化、黏附等细胞生物学行为。因此,自组装肽水凝胶是细胞培养理想支架,具有广阔应用前景。本文主要对功能化自组装肽凝胶在干细胞、成骨细胞、内皮细胞、肿瘤细胞培养中的应用进行综述,期望为功能性自组装肽水凝胶在细胞培养中应用提供理论依据。     

在小鼠中试验的两种新抗癌药

有一种方法可以抑癌 ,这便是鉴别出一种肿瘤细胞必不可少的分子 ,然后使该分子无能 .研究者现在报道有两种实验药物能成功地靶向一种蛋白质分子 ,该蛋白质引起癌细胞快速生长或其它恶变 .在小鼠中 ,这两种药物中的一种可减缓多发性骨髓瘤的生长 ,多发性骨髓瘤是一种致命的骨髓癌 ;而另一种药物可限制纤维肉瘤的生长 ,纤维肉瘤是一种纤维组织的肿瘤 .科学家将他们的发现发表了 2篇论文 ,刊登在即将出版的CancerCell上 .研究者准确无误地对准一种蛋白质 ,称为类胰岛素生长因子 1受体 (IGF 1R) .新近的研究认为 ,过量IGF 1R会提高结肠癌、…     

噬菌体展示肽文库及其应用

肽库是研究与特定靶分子高亲和结合配体的有力工具,肽文库可被分为合成文库和噬菌体肽文库两类,作者综述了噬菌体肽文库及其蛋白质结构域分析定位,疫苗研制及抗原表位分析和药物设计等方面的应用。     

蛋白质分子识别新认识

近几年,国际上肽库技术得到了迅速的发展,在抗原决定簇的定位及分子识别方面积累了大量的数据．就近3年来蛋白质分子识别方面的观念和认识上的深化进行了综述：a．蛋白质间的相互作用是少数几个关键残基的弱相互作用提供了大部分结合能;b．这种相互作用可以用小肽来模拟．因此通过研究小肽片段的特异性相互作用,可以揭示蛋白质间相互作用的本质,为小肽分子药物和疫苗的设计,乃至复杂超分子体系的研究提供了理论基础和实验依据．     

基于TAP分子亲和力模型预测MHCⅠ类分子提呈短肽的免疫原性

主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ类分子亲和力模型有助于筛选出候选短肽,为实验确定可以与MHCⅠ类分子形成复合物从而激活细胞毒性T细胞的短肽提供帮助;抗原处理相关转运体(transporter associated with antigen processing,TAP)分子亲和力模型也可用于筛选候选短肽;如何更好利用两类亲和力模型筛选出候选短肽、这两类亲和力模型对短肽选择性的异同以及这种选择性异同的生物学机制尚不清楚.本文重新整理了TAP亲和力测试集,使训练样本达到699个;使用核函数平衡矩阵算法建立的TAP亲和力模型预测精度高于同类算法,5折交叉检验Pearson相关系数0.89;结合HLA A3分子亲和力模型、TAP亲和力模型显著提高免疫原性短肽预测精度,AUC值从～0.82上升到0.87.提高的原因是两个亲和力模型对第2、9位置"最佳"氨基酸不同偏好性和这种不同偏好的互补性造成的.TAP分子与短肽模拟对接结果反映了这个结论.TAP亲和力可在线预测(http://www.bilologymaths.top/mbtwo/major.aspx).