2017上半年生物材料前沿综述精选

美国国立卫生研究院的陈小元教授和佐治亚大学的Xie Jin等人在著名期刊Nature Reviews Materials上发表了题为“Rethinking cancer nanotheranostics”的综述文章。该综述阐述了癌症纳米诊疗技术的基本原理以及癌症纳米诊疗学的发展历程。他们还重点关注了新型方法对临床应用的影响，包括对病人分层次诊疗以区分出受益于纳米治疗的亚群；跟踪药物释放和渗透肿瘤的情况；成像引导的聚焦治疗以及对治疗反馈的检测。此外，该文章也列举了纳米诊疗学所面临的机遇与挑战，包括全面表征个体肿瘤；了解并预测纳米粒子与肿瘤的相互作用以及设计纳米药物以优化治疗方案。

用于监控药物释放的纳米诊疗制剂

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https://www.nature.com/articles/natrevmats201724

来自上海硅酸盐所的施剑林研究员和刘佳男助理研究员以及上海硅酸盐所研究员、华东师范大学教授步文博概述了迄今为止发布的关于乏氧性肿瘤成像和治疗的报告。首先，以荧光成像、正电子发射断层扫描、磁共振成像和光声成像的顺序，文章介绍了可以非侵入式应用于图像乏氧的各种乏氧反应探针的设计理念。总结了可用于有效治疗肿瘤乏氧的最新功能纳米材料，最后还讨论了该领域研究人员面临的挑战和未来前景。上述内容以“Chemical Design and Synthesis of Functionalized Probes for Imaging and Treating Tumor Hypoxia”为题发表在了Chemical Reviews上。

肿瘤乏氧成像和治疗示意图

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.6b00525?journalCode=chreay

吸收辐射线的纳米材料可用作放射敏化剂在肿瘤内沉积辐射能量并促进治疗功效。纳米载体能够将治疗性放射性同位素输送到内部RIT的肿瘤或协同组合化学放疗的化学治疗药物，通过各种纳米医学方法调节肿瘤微环境，克服与乏氧相关的耐辐射性。最近，苏州大学刘庄课题组在Advanced Materials上发表了最新综述：Emerging Nanotechnology and Advanced Materials for Cancer Radiation Therapy。总结了纳米医学在RT癌治疗中的应用，并特别关注了癌症RT先进材料的最新进展。

X射线与高Z元素材料纳米粒子的相互作用

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201700996/full

生物信息学、基因组学、蛋白组学和代谢组学的进步促进了新型抗癌药物的开发。诊疗学将诊断和治疗系统性的结合，因在精准治疗上的优秀表现而备受关注。因此，美国国立卫生研究院的陈小元教授和韩国梨花女子大学的Juyoung Yoon教授等人在著名材料类期刊Advanced Materials上发表了题为“Cancer-Associated, Stimuli-Driven, Turn on Theranostics for Multimodality Imaging and Therapy”的综述文章。该综述重点关注刺激响应在诊疗上的应用，不仅阐述了诊断和治疗应用于诊疗药物的基本原理，还讨论了刺激响应诊疗药物转化的方法。

透明质酸驱动转化诊断制剂

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606857/full

西安电子科技大学的王忠良教授、中国科学院田捷研究员、美国国立卫生研究院的陈小元研究员（共同通讯）等人总结了最先进的高性能RNA成像探针，包括可以对具有特殊修饰的RNA序列成像的外源探针和可直接成像而无需特殊处理的内源性探针，并对每个探针都详细地论述了其结构和成像原理。此外，还总结了mRNA和miRNA成像探针在研究生命过程以及检测癌症中的应用。上述内容以“Recent advances in high-performance fluorescent and bioluminescent RNA imaging probes”为题发表在了2017年3月27号的Chemical Society Reviews上。

各种外源和内源RNA成像探针结合靶向RNA的图解说明

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http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/cs/c6cs00675b#!divAbstract

目前治疗癌症的纳米颗粒仅能减轻副作用，不能增强疗效。新一代纳米颗粒的合理设计应该以增强疗效为目的。因此，浙江大学的申有青教授等人在著名材料类期刊Advanced Materials上发表了题为“Rational Design of Cancer Nanomedicine: Nanoproperty Integration and Synchronization”的综述文章。从纳米颗粒递送药物的过程入手，分析总结了五步级联（CAPIR）以及影响每一步的关键性质。该过程中纳米颗粒的稳定性、表面性质、粒径的变化是影响纳米颗粒行为的主要因素，简称3S转变。3S转变为设计高效的纳米颗粒和临床转化指明了方向。

高效纳米粒子所需要的性质

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浙大申有青教授协同纳米特性、打造3S “变色龙”型高疗效肿瘤纳米药物

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606628/full

浙江大学的凌代舜等人在顶级期刊Advanced Materials上发表了一篇题目为“Dynamic Nanoparticle Assemblies for Biomedical Applications”的综述，详细总结了刺激-响应纳米颗粒组装体的进展和挑战。在这篇综述中总结了刺激-响应的动态纳米颗粒组装体在生物医学应用中的最新进展，这里的纳米颗粒主要是无机纳米颗粒（如磁性纳米颗粒、量子点、贵金属纳米颗粒）。文章的内容有：（1）用于生物医学的动态纳米颗粒组装体的设计制备；（2）用于刺激纳米颗粒组装体的几种刺激；（3）评论和展望。

刺激-响应的纳米颗粒组装体在生物医学中的应用示意图

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201605897/full

来自美国斯坦福大学的Bryan Ronain Smith教授和Sanjiv Sam Gambhir教授等人基于纳米材料的物理化学组成对其核磁性能、光学、声学性能进行了详尽讨论，并对其性能相关信息在临床前和临床中的应用都进行了评估，同时对其与化学结构相关的安全性、模块性以及关键特性都进行了讨论。相关研究以“Nanomaterials for In Vivo Imaging”为题发表在了2017年1月3日的Chemical Reviews上。

纳米材料用于体内成像

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.6b00073

美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Nicholas A. Peppas等人综述了四种不同类型的分析物响应型的水凝胶、并探讨这些材料是如何整合到生物传感和药物输送系统中。这些内容以“Analyte-Responsive Hydrogels: Intelligent Materials for Biosensing and Drug Delivery”为题于2月7日发表在顶级综述期刊Accounts of Chemical Research上。

水凝胶在生物传感和药物传输系统的应用

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http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.accounts.6b00533

加拿大维多利亚大学的助理教授Mohsen Akbari等人在Advanced Materials上发表了题为“Emerging Biofabrication Strategies for Engineering Complex Tissue Constructs”的综述文章。该篇综述关注了3D打印技术和纺织制造技术在组织工程学的应用，并且探讨了构建和功能化复杂组织的关键要素，这些要素包括结构、物理、生物学以及经济学参数。最后作者还介绍了生物制造策略在神经、皮肤以及肌肉组织工程方面的开拓性工作。

3D打印技术和纺织制造技术

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606061/full

美国国立卫生研究院的陈小元教授(通讯作者)和南昌大学的熊勇华研究员等人在ACS Nano上发表了题为“Nanotechnology-Enhanced No-Wash Biosensors for in Vitro Diagnostics of Cancer”的综述文章。该文章全面地综述了纳米技术强化的免洗生物传感器，并且重点分析了这些技术用于癌症早期诊断标志物的内在机理，这些标志物包括小分子、蛋白质以及癌症细胞。此外，该文还展现了该领域一些尚未解决的难题和对未来的展望。

各种体外癌症诊断的免洗生物传感器

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b02618

利用生物材料设计功能化、活性免疫组织能够使得研究人员可以重现免疫活动。而在可调参数的作用下，这一研究行为可以加速免疫治疗技术以及细胞治疗技术的发展、加强对基础生物学的理解并且提高再生医学的效力。有鉴于此，美国康奈尔大学的Ankur Singh在期刊Biomaterials上发表了题为“Biomaterials innovation for next generation ex vivo immune tissue engineering”的综述文章。作者综述了初级和二级淋巴组织的生物工程学发展现状，提供了构建这些免疫器官所需要的生物材料创新。

未来生物材料工程学以及初级和二级淋巴组织的功能化构建模块

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http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961217301576#fig2

来源：材料人