國家納米科學中心在納米材料研發領域取得重要研究進展,特別是在納米蛋白冠介導的納米材料體內轉運和生物利用等關鍵研究方法上實現了創新突破。這一進展不僅深化了對納米材料與生命系統相互作用機制的理解,也為納米材料的安全應用與高效設計奠定了堅實的科學基礎。
納米材料因其獨特的物理化學性質,在生物醫學、能源、環境等領域展現出巨大應用潛力。當納米材料進入生物體內,會迅速與生物流體(如血液)中的蛋白質等生物分子相互作用,形成一層動態的、復雜的生物分子吸附層,即“納米蛋白冠”。這層冠冕并非被動包裹,而是深刻改變了納米材料的原始表面特性,進而顯著影響其在體內的命運,包括轉運路徑、組織分布、細胞攝取以及最終的生物效應和清除過程。因此,準確揭示納米蛋白冠的形成規律、組成及其介導的生物學行為,是評估納米材料生物安全性、優化其治療效能的核心挑戰。
長期以來,相關研究面臨方法學上的瓶頸:如何在復雜的體內環境中,動態、原位、高分辨地解析納米蛋白冠的組成與結構演變,并精準追蹤其介導的納米材料轉運與代謝全過程。國家納米中心的研究團隊針對這一系列難題,發展了多學科交叉融合的創新研究方法體系。
在蛋白冠分析技術上,團隊開發了新型的親和分離與高靈敏度質譜聯用策略,結合先進的生物信息學工具,能夠更全面、更精準地鑒定和定量納米材料表面吸附的蛋白種類及其豐度變化,甚至能解析特定構象或翻譯后修飾的蛋白,從而繪制出更精細的體內納米蛋白冠“圖譜”。
在動態追蹤與可視化方面,研究團隊巧妙整合了多模態成像技術(如活體光學成像、放射性標記示蹤、高分辨電子顯微鏡等)與分子探針技術。這使得科學家能夠像“實時直播”一樣,在活體動物模型中,無創或微創地觀察帶有特定蛋白冠的納米顆粒如何穿越生物屏障(如血腦屏障、血管壁),如何在器官與組織間遷移,以及最終被細胞(如免疫細胞、靶向細胞)識別和處理的詳細過程。
更重要的是,團隊建立了系統的“結構-冠冕-命運”關聯分析方法。通過設計一系列表面性質(如尺寸、形狀、電荷、疏水性、化學基團)精確可控的模型納米材料,系統研究其表面特性如何“編程”特定的蛋白冠組成,而不同的蛋白冠“身份”又如何像“導航信號”一樣,指令納米材料在體內走上不同的轉運路徑(例如,被肝臟快速清除,或傾向于在腫瘤部位富集),并影響其生物利用度(即能夠到達作用部位并發揮預期功能的效率)。
這些方法學上的重要進展,使得從分子層面到整體動物層面的系統性、機制性研究成為可能。它不僅為理解納米材料的體內行為提供了強大的工具,更重要的是,它開啟了“主動設計”納米材料體內行為的新范式。研究人員可以依據這些新方法和新認識,逆向工程地設計納米材料的表面性質,引導其形成有利于靶向遞送、延長循環、增強療效或促進安全清除的“理想蛋白冠”,從而開發出更智能、更安全、更高效的納米藥物、診斷劑或其它功能材料。
國家納米中心的這一系列研究成果,標志著我國在納米生物效應與安全性研究方法學領域已步入國際前沿。相關研究方法與數據標準,有望為全球納米技術的標準化與規范化發展提供重要參考,推動納米科技從基礎研究向安全可靠的臨床應用與產業化邁進。
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更新時間:2026-01-28 20:11:37