(最新)纳米技术与生物学交叉领域研究进展(中文简报)

目录1.Langmuir：新工艺加速细胞疗法.....................................22.AHM：科学家利用纳米颗粒遥控药物的缓释............................33.Small：台湾科学家利用微小晶体管进行测试..........................44.Small：细胞对纳米颗粒的摄取......................................55.Small：曲晓刚等利用金纳米颗粒探测酶的活性........................66.AHM：全新技术诊断阿尔茨海默病——金纳米颗粒......................77.Biomaterials：王强斌等纳米银生物毒性评估获进展...................98.JACS：美国科学家合成捕获纳米离子分子笼..........................109.Nat.Nano.：美新技术可追踪血液中碳纳米管.........................1110.PNAS：使用碳纳米管提高患间皮细胞肿瘤风险.......................1211.Anal.Chem.:观察单链DNA与其结合蛋白的相互作用..............1312.Nat.Mater.：纳米多孔材料制备新方法...........................1513.Nat.Nano.：胰腺癌微小胶囊给药技术问世........................1614.Nat.Nano.：鲍哲南使人造电子皮肤更接近人类....................1715.Nat.Nano.：纳米隧道电穿孔技术可对细胞精确用药................1816.Nucl.AcidsRes.：microRNA表达谱的高通量非标记检测技术.......1917.Angew.Chem.Int.Edit.：复合纳米材料合成有新方法...........2118.Nat.Nano.：纳米粒子自组装研究获新进展........................2219.Nat.Nano.：纳米金线补丁有望修复心肌组织坏死..................2420.Nat.Nano.：纳米管有可能刺穿细胞................................251.Langmuir：新工艺加速细胞疗法作者：mumu来源：生物谷2011-12-2722:40:07一个发现可能有助于加速使用细胞疗法（用正常细胞或干细胞注入体内来治疗疾病）。科学家报道称，他们开发了一种将治疗性细胞递送到体内病变区域的新方法，该方法仅仅是利用了简单的磁性。他们的报告出现在ACS的Langmuir期刊上。RawiFakhrullin和他的同事解释说，细胞治疗的目的是用正常细胞或干细胞替代体内受损或病变的细胞。要做到这一点，医务人员需要一种方法让这些细胞靶向到达病变的组织或器官。所谓的超顺磁性氧化铁纳米粒子（SPIONs），能够附着到治疗性细胞上，显示出了它的潜力。磁性装置可以用来移动这些细胞到身体的病变区域。但是目前所知的粘附SPIONs到治疗性细胞上的方法都很难使用，而且可能损伤治疗性细胞。因此，研究人员着手开发了一个更好的工艺将SPIONs粘附到人体细胞上。他们描述了一种新工艺用于在实验室中制作稳定的SPIONs，同时成功的将这些磁性纳米粒子粘附到了人体细胞的表面。他们发现，这些稳定的SPIONs对细胞无毒性，同时能随着磁铁移动。我们目前的结果，正如我们所相信的，将激发科学家们应用这种简单直接的技术应用于组织工程和细胞疗法中，研究人员说。2.AHM：科学家利用纳米颗粒遥控药物的缓释作者：MaterialsViewsStaff来源：MaterialsViewsStaff2011-12-2316:17:29美国肯塔基大学的研究人员开发出一种新的药物缓释系统，可以遥控药物在体内的的释放过程。J.ZachHIlt教授和同事们在AdvancedHealthcareMaterials发表论文，报道了在热敏的溶胶-凝胶共聚高分子溶液中引入氧化铁纳米颗粒作为局域热源的药物缓释系统。在人体的体温下，该系统会形成凝胶，将药物成分固定住。通过外加交变磁场，氧化铁纳米颗粒会产生热量。在达到凝胶的转变温度之后，该系统转化为液态，从而将药物释放出来。而后如果去掉磁场的作用，系统的温度降低，又转化成凝胶，药物的释放也随之终止。如果再加磁场的作用，又会引发再次的给药。该系统不仅能够遥控药物的释放，而且还可以被注射入人体内，并且会随时间逐渐分解。3.Small：台湾科学家利用微小晶体管进行测试作者：刘颖昳来源：materialsviewschina2011-12-2316:13:08中国台湾的科学家们使用奇妙石墨烯作为液态门控场效应晶体管的一部分，来检测微量液体样品中的离子浓度。纳米场效应晶体管作为探针应用于微小空间（比如细胞或者细胞之间的区域）正吸引着越来越多的关注，探针装置本身变得更小，将它们与自然集成的驱动力越来越大。然而，设计这类微型传感器的挑战之一就是在这样微小的尺寸上提供功能和灵敏度。现在，由李連忠领导的台湾国立交通大学的科学家们制备了一个微小的液态门控场效应晶体管，它是由两片条形石墨烯粘附到玻璃吸管的尖端构成。他们的纳米探针晶体管将可能检测的液体样品体积缩小到0.05微升，这是生物电学检测和医学检测的一个重要要求。科学家们使用他们的晶体管检测到了极其微量的液体样品的pH值。由于这种纳米吸管晶体管的电学性质或者说传感特性是由石墨烯产生的，基于这种设计的传感器同样会对分析物溶液中的离子浓度和离子类型敏感。这表明，同pH值的测量类似，这类系统可以最终用于检测微小空间的其它种类的离子。科学家们预期他们的新设备可以应用于无标记检测DNA，水中金属离子污染物，细菌以及细胞间或细胞内的活动。4.Small：细胞对纳米颗粒的摄取作者：刘颖昳来源：materialsviewschina2011-12-2315:43:49石棉在被发现有对人体有不良作用的时候，早已经被广泛地应用到我们的生活当中。而现今社会，新材料则需要通过更加复杂和严格的测试才能进入到我们生活和工作的环境。尤其是纳米材料，正受到公众愈来愈多的关注。这不仅仅因为无数的警示科幻片中基于其尺寸效应的描述：各种形状和组成的纳米颗粒越来越有规律，并且被广泛地应用到电子和医药研究领域；更加由于它们与体相的同种类物质相比，行为和性质往往具有惊人的不同。对于这一类纳米材料，在为它们的实际应用开绿灯之前，预测和控制它们与人体的相互作用就显得重要。考虑到人体有应对外来物质的机制和能力，对于人体各器官摄取和保留纳米颗粒的相关研究越来越多，这些研究都尝试证明或改善这些纳米颗粒在环境中的安全性，尤其是在那些我们可能会直接接触到它们的环境当中。医药就是一个显著的例子，在医药研究当中，纳米颗粒具有巨大的潜力：可以作为药剂用于目标药物和基因传递，或者是化学疗法，以及无创成像。然而，在这类情况中，就非常需要对纳米颗粒进行调控，使其能够逃避人体自身的清除机制。比如说，至少要有足够的时间将负载的药物输送到身体的适当部位。考虑到这一点，在都柏林的研究小组已经定量地研究了纳米颗粒的尺寸对细胞摄取效率和保留效率的影响，选用的模型是羧基修饰的聚苯乙烯纳米颗粒以及来源于人体不同部位的细胞系，这些具有代表性的细胞系分别对应人体暴露于这些粒子的几种主要途径。他们的共聚焦显微镜和流式细胞仪检测结果表明，纳米颗粒的摄取违背了预期的摄取过程中的尺寸限制：这个结果对这些纳米材料未来的安全评估会具有重要的影响。5.Small：曲晓刚等利用金纳米颗粒探测酶的活性作者：MaterialsViewsStaff来源：MaterialsViewsStaff2011-12-2315:25:48用肉眼就可以分辨一个样品中是否存在有活性的酶吗？中科院长春应化所的曲晓刚研究员等最近通过将金纳米颗粒同酶的基体结合，来测试酶的活性，该方法能够给出肉眼可以分辨的信号。人端粒酶在超过85%的肿瘤细胞中过表达，而在正常细胞中几乎不表达，因此端粒酶不仅可以作为肿瘤治疗的一个特殊靶点，同时在肿瘤的早期诊断中也具有重要意义。现在应用最广的端粒酶检测方法是由杰里·肖（JerryW.Shay）实验室发明的端粒重复序列扩增法（TRAP）。他们是将端粒酶反应产物利用聚合酶链式反应（PCR）扩增，再通过电泳观察PCR反应产物来确定端粒酶活性。方法虽然灵敏度高，但却伴随着PCR引起的假阳性，假阴性等缺点。为了克服这些缺点，人们尝试用其它方法检测端粒酶活性，但大多会带来一些其它的问题如复杂的操作步骤，需要特殊的仪器，灵敏度不足等，因此无法被广泛应用。最近中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员及其研究团队发明了一种新的利用DNA修饰的纳米金比色法，可用于微量端粒酶活性的快速检测。该方法是将端粒酶的底物DNA共价连接在纳米金的表面，在端粒酶存在时，底物DNA可以被延伸成为长的端粒DNA。在一定的盐离子浓度下，这些长链DNA可以保护纳米金不发生聚集，而未被延伸的纳米金则会发生不可逆的聚集，并伴随着颜色变化。这样人们就可以直接通过肉眼观察纳米金颜色变化实现端粒酶活性的检测。这种方法操作简单，且具有高灵敏度。由于不依赖PCR反应，所以使得端粒酶活性检测更加准确。该方法不需要特殊仪器，价格低廉，通过观察纳米金颜色变化，可以实现端粒酶活性的高通量检测。这些特点都有利于该方法应用于肿瘤的早期诊断。另外，他们还尝试了以该方法为基础构建端粒酶抑制剂的高通量筛选平台，用于发现以端粒酶为特殊靶点的抗肿瘤药物先导化合物。6.AHM：全新技术诊断阿尔茨海默病——金纳米颗粒作者：刘定斌来源：MaterialsViewsStaff2011-12-2313:39:10最近发布的一篇文章是来自国家纳米中心蒋兴宇研究组的工作，他们将功能化的金纳米颗粒用于了阿尔茨海默病的诊断和监测。我们邀请了该文章的第一作者刘定斌同学向大家介绍该工作的主要内容。阿尔茨海默病是一种进行性发展的致死性神经退行性疾病,已成为继心脑血管、肿瘤、外伤后老年人第四位死亡原因。目前临床上阿尔茨海默病的诊断主要依靠病史、脑影像学和神经心理检测，但诊断的灵敏度和特异性均不好，尤其是对处于疾病早期的患者诊断十分困难。脑脊液检查是中枢神经系统受损后的重要辅助诊断手段。阿尔茨海默病的病情与患者脑脊液中的一些蛋白水平息息相关，如Aβ,tau蛋白等，但是目前还难以高效的检测出这些蛋白。研究表明，随着阿尔茨海默病的病情恶化，脑脊液中乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase，AChE）的水平显著降低，因此，AChE有望成为阿尔茨海默病的一个辅助诊断指标。检测AChE的传统方法是Ellman试剂，这种方法的读出方式简单，但灵敏度不高。随着分析化学的发展，越来越多的高灵敏度传感器用于检测AChE，比如电化学检测和荧光检测。这些方法操作繁琐，且需要昂贵的大型仪器。纳米科技的发展给AChE的检测带来了契机。过去10多年，基于金纳米颗粒的可视化检测得到迅猛发展。有两种基于金纳米颗粒的可视化传感器用于检测AChE,一种是基于金纳米颗粒聚集导致的颜色变化，另一种是基于金纳米颗粒的尺寸改变导致的颜色变化，两种方法的读出方式简单，但是灵敏度依然不高，且其在复杂样品中的实际应用未得到证实。所以，发展高效的生物传感器用于检测实际样品中的AChE仍然面临严峻挑战。本研究利用罗丹明B（RB）修饰的金纳米颗粒（RB-AuNPs）来检测转基因小鼠脑脊液中的AChE水平。RB通过其季铵盐正离子与金纳米颗粒表面的柠檬酸负离子发生静电相互作用，修饰到金纳米颗粒表面。由于金对荧光分子有很强的淬灭能力，导致金表面的RB荧光被淬灭。AChE催化其底物硫代乙酰胆碱（ATC）水解，生成硫代胆碱。由于硫代胆碱的巯基与金的结合力较强，会将金表面的部分RB分子取代，RB