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                          Science子刊:石墨烯-生物膜超級結構及遞藥新模式
                          2019-06-10 |     【關閉窗口】
                              

                            近日,中國科學院过程工程所与清华大学合作首次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,并落实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。 

                            納微米粒子與細胞間相互作用對其後續生物醫學應用至關关键。過程工程所生化工程國家重點實驗室生物材料與生物劑型課題組的馬光輝研究員和魏炜研究員進行了一系列研究,發現二維顆粒與傳統顆粒具有截然不同的特殊生物學效應(如:在細胞膜表面通過激活力學信號實現免疫活化、在細胞內限域空間通過折疊形變誘導細胞自噬),通過合理化設計,可顯著提升疫苗免疫應答效果、實現抗腫瘤智能治療及實時診斷。相關工作相繼發表于Nature Commun, 2017, 8, 14537Biomaterials, 2012, 33, 4013; Chem Commun, 2013, 49, 3902ACS Appl Mater Interfaces, 2015, 7, 5239Nanoscale, 2015, 7, 19949ACS Appl Mater Interfaces,  2017, 9, 27396  

                            石墨烯-生物膜超級結構雖然已有預測,但一直沒有被證實。此次,過程工程所研發團隊不僅利用冷凍透射等觀察到二維材料氧化石墨烯-生物膜三明治及其形成過程,還揭示了該超級結構對細胞粗糙度、細胞流動性和細胞膜硬度的影響;更关键的是,二維材料氧化石墨烯可以借助該結構使更多藥物進入細胞膜間,實現藥物在膜磷脂雙分子層的快速運動和擴散,遠優于脂質體對膜特異性藥物的胞內遞送效果,顯著增加對癌細胞的殺傷能力。上述三明治結構、膜間擴散動力學和藥物遞送過程,由清華大學研究人員進行了全面的計算模擬和機制解析。 

                            相關工作發表于Science Advances 2019, June 7eaaw3192),陳鵬宇博士和嶽華副研究員爲本文第一作者,燕立唐教授和魏炜研究員爲通訊作者。該工作得到了基金委優秀青年科學基金項目以及國家重點研發計劃項目的支持。 

                            文章鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw3192 

                            石墨烯-生物膜“三明治”超級結構及其在藥物遞送中的潛在應用 

                            (左)模擬圖;(中)冷凍透射照片;(右)膜間遞送藥物(GO-VTB)的優勢結果 

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