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　　近日，中國科學院國家納米科學中心王浩課題組通過發(fā)展“活體自組裝”技術(shù)，在細胞內(nèi)構(gòu)建了不同拓撲結(jié)構(gòu)的納米材料，并提出了全新的細胞內(nèi)原位聚合和組裝策略，為功能性納米材料的設計提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Communications上，并已申請中國發(fā)明專利。

　　納米材料在生物醫(yī)學領(lǐng)域已被廣泛研究和認可，例如藥物遞送、組織工程等均得到了深入研究。但納米材料獨特的生物界面效應，使其在復雜生命體中的遞送過程、物理化學轉(zhuǎn)化以及蓄積代謝等問題變得十分棘手。因此，王浩課題組提出了“活體自組裝”理念，獨特設計納米材料的建筑單元，將外源引入的分子參與到生命體的功能性組裝過程中，實現(xiàn)了在生理環(huán)境下自發(fā)的納米材料構(gòu)建和功能化。這一獨特思路，為生物醫(yī)用納米材料領(lǐng)域的設計和應用提供了新視角和新途徑。

　　在納米材料的生物功能應用中，拓撲結(jié)構(gòu)對活體器官、組織和細胞的功能影響顯得尤為重要。前期報道指出，特定拓撲結(jié)構(gòu)在生命體中扮演者獨特的角色，例如雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA、具有特定3D結(jié)構(gòu)的蛋白大分子，以及各種傳導信號的分子復合體等。材料和界面的拓撲結(jié)構(gòu)影響生物功能，例如界面的形態(tài)會誘導干細胞定向分化、決定細胞遷移和內(nèi)吞等功能。因此，深入研究在特定區(qū)域內(nèi)材料拓撲結(jié)構(gòu)與生物功能之間的關(guān)系，將為精準功能化納米材料的設計提供指導。目前，體外構(gòu)筑的納米材料，不能區(qū)分界面和胞內(nèi)作用，干擾了限域拓撲結(jié)構(gòu)和生物功能關(guān)系的分析和理解。

　　針對特定區(qū)域內(nèi)材料與功能之間的關(guān)系研究，王浩課題組發(fā)展了細胞內(nèi)原位聚合和組裝的新方法，首次實現(xiàn)了在細胞內(nèi)平行構(gòu)筑不同拓撲結(jié)構(gòu)的納米材料，為研究胞漿拓撲結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系提供了有效手段。通過設計不同氨基酸序列的多肽聚合單體，實現(xiàn)了在胞內(nèi)聚合過程中，對聚合物分子量大小、溫敏性質(zhì)以及組裝后的拓撲結(jié)構(gòu)的調(diào)控；在細胞和組織水平原位的證實了多肽單體的聚合和組裝過程；綜合評價了不同拓撲結(jié)構(gòu)的納米組裝體的滯留效應和細胞毒性等生物功能，為精準設計功能化納米材料提供基礎參考。

　　研究工作得到了國家自然科學基金、創(chuàng)新群體項目、中科院國際合作、交叉團隊、青促會等的支持。

國家納米中心“活體自組裝”生物納米材料研究工作獲進展