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[材料资讯] 马光辉课题组研究发现石墨烯-生物膜超级结构及递药新模式

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发表于 2019-6-11 16:46:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
近日,中国科学院过程工程研究所与清华大学合作证明了二维材料氧化石墨烯能够与细胞膜形成三明治超级结构,并实现药物在膜磷脂层内的有效运输,开辟了药物精准递送新模式,为生物医药全新剂型的设计和新型纳米粒子的应用提供了方向。
  纳微米粒子与细胞间相互作用对其后续生物医学应用至关重要。过程工程所生化工程国家重点实验室生物材料与生物剂型课题组研究员马光辉魏炜进行了一系列研究,发现二维颗粒与传统颗粒具有截然不同的特殊生物学效应(如:在细胞膜表面通过激活力学信号实现免疫活化、在细胞内限域空间通过折叠形变诱导细胞自噬),通过合理化设计,可显著提升疫苗免疫应答效果、实现抗肿瘤智能治疗及实时诊断。相关工作相继发表于Nature Commun, 2017, 8, 14537;Biomaterials, 2012, 33, 4013; Chem Commun, 2013, 49, 3902;ACS Appl Mater Interfaces, 2015, 7, 5239;Nanoscale, 2015, 7, 19949;ACS Appl Mater Interfaces, 2017, 9, 27396。

石墨烯-生物膜

石墨烯-生物膜
  石墨烯-生物膜超级结构虽然已有预测,但一直没有被证实。此次,过程工程所研发团队不仅利用冷冻透射等观察到二维材料氧化石墨烯-生物膜三明治及其形成过程,还揭示了该超级结构对细胞粗糙度、细胞流动性和细胞膜硬度的影响;更重要的是,二维材料氧化石墨烯可以借助该结构使更多药物进入细胞膜间,实现药物在膜磷脂双分子层的快速运动和扩散,远优于脂质体对膜特异性药物的胞内递送效果,显著增加对癌细胞的杀伤能力。上述三明治结构、膜间扩散动力学和药物递送过程,由清华大学研究人员进行了全面的计算模拟和机制解析。
  相关工作发表于Science Advances 2019, June 7(eaaw3192),陈鹏宇和岳华为论文第一作者,燕立唐和魏炜为通讯作者。该工作得到基金委优秀青年科学基金项目以及国家重点研发计划项目的支持。

马光辉,中国科学院过程工程所研究员, 现担任过程工程副所长,生化工程国家重点实验室主任。1988年,日本群马大学工学部纤维高分子工学科,获学士学位。1993年,日本东京工业大学理工学研究科高分子工学专业,获博士学位。1994-2001年  先后日本东京农工大学工学部、大学院生物系统应用科学研究科助理教授。2001年2-3月获日本文部省海外派遣资助,赴美国Lehigh大学和New Hampshire 大学做访问学者。2001年中国科学院“百人计划引进人才”到过程工程所工作。获2002年国家杰出青年科学基金,2005年获北京市科学技术奖一等奖,2009年国家发明二等奖,2009年亚洲青年女科学奖(由Elsevier和第三世界科学院共同评审)。研究方向为均一聚合物微球的制备及在生化工程和医学工程中的应用。重点探索均一生物微球的制备及其作为分离介质、药物载体、酶固定化载体、细胞微载体的应用。发展了国际领先的尺寸均一微球的制备技术和装备,制备出了多种微球产品,如多糖介质、聚合物介质、超大孔介质等,部分产品完成规模化生产,并在生物分离领域成功获得了应用和推广。还制备出了尺寸均一的聚乳酸系列微球、多糖微球、智能型微球等,并作为药物载体获得了好的应用结果,成果得到美国辉瑞、GE公司、英国联合利华等知名企业的重视,合作进行了成果转化。主持多项国家项目和企业合作项目,撰写了8本英文学术专著中的8章,编写了6本英文丛书,3本中文专业书,主译学术书1本,在国际期刊发表了100多篇SCI收录的学术论文。

魏炜,研究员,博导,国家优青。2004年获北京大学医学部药学院学士学位,同年保送进入中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室进行硕博连读,2011年获得博士学位后留所工作,2013年成为首位破格晋升的副研究员,2016年破格晋升为研究员。在Nature Materials、Nature Communications、Immunity、JACS、Advanced Materials、ACS Nano、Advance Functional Materials、Biomaterials等著名学术期刊上共发表SCI论文70篇,H因子28,他引3000余次;其中第一作者和通讯作者共43篇,10篇为封面文章,参与编写中英文论著5部。先后获得中国科学院院长特别奖、中国科学院优秀博士论文、中国科学院卢嘉锡青年人才奖、中国颗粒学会青年科学家奖、中国药学会青年药剂学奖、侯德榜化工青年科技奖等多个奖项,并入选中国科学院青年促进会优秀会员、北京市科技新星计划、北京市青年拔尖人才计划和北京市高创人才计划。研究方向:基于纳微球、囊泡、细菌等生物颗粒构建新型功能材料,发展在抗肿瘤化疗、基因治疗、免疫治疗和细胞治疗中的创新应用。

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