用于生物醫(yī)學(xué)的二氧化硅基納米顆粒：從納米載體到生物功能調(diào)節(jié)劑（圖文導(dǎo)讀）

二氧化硅基納米粒子（SNP）是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中一類**材料，具有出色的生物相容性和可定制的理化特性。SNP通常被設(shè)計(jì)為納米載體，用于遞送不同**分子。為了提高遞送效率和療效，研究者精心設(shè)計(jì)了不同的SNP，包括調(diào)控其粒徑，形貌和介觀結(jié)構(gòu)，修飾靶向配體和“守門人”以提高細(xì)胞選擇性及**的按需釋放。值得指出的是，純二氧化硅骨架的生物學(xué)惰性較大地限制了SNP的功能，使得常規(guī)SNP主要作為納米載體用于靶向和控釋。新一代納米**需要更高的功效和精度，因而深入認(rèn)識(shí)SNP的理化性質(zhì)與其生物學(xué)功能之間的構(gòu)效關(guān)系，實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單的時(shí)空控制機(jī)制向更復(fù)雜的生物化學(xué)功能和信號(hào)傳導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)具有重要的科學(xué)價(jià)值。

重點(diǎn)介紹了用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的SNP研究的新進(jìn)展。作者先討論了如何通過對(duì)表面拓?fù)洌Y(jié)構(gòu)對(duì)稱性和孔結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控來設(shè)計(jì)用作載體的新型納米結(jié)構(gòu)。作者詳細(xì)討論了納米粒子、**分子及生物系統(tǒng)之間相互作用及結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系。隨后，作者重點(diǎn)討論了SNP從納米**載體到生物功能調(diào)節(jié)劑的概念轉(zhuǎn)變。通過將生物活性基團(tuán)整合到SNP中以調(diào)節(jié)生物信號(hào)傳導(dǎo)，這類新型生物功能調(diào)節(jié)劑在控制**細(xì)胞的死亡模式，樹突狀細(xì)胞熟化，巨噬細(xì)胞表型調(diào)控和**微環(huán)境調(diào)節(jié)等應(yīng)用中具有優(yōu)越性能。

圖1.組成和結(jié)構(gòu)可控的二氧化硅基納米顆粒用作納米**載體和生物功能調(diào)節(jié)劑

圖2.模擬病毒形貌的SNP

（A，B）表面光滑SNP和模擬病毒SNP的合成以及細(xì)胞遞送性能的比較

（C，D）掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示病毒模仿粗糙表面

（E）傾斜系列的零傾斜透射電子顯微鏡（TEM）投影

（F）重建單個(gè)粒子的表面渲染

（G，H）（左）1-NH2（光滑的SNP）和（右）3-NH2（模仿病毒的SNP）遞送的Cy3-oligoDNA（紅色）的共聚焦顯微鏡圖像

（I）通過凝膠阻滯分析計(jì)算的生物分子保持能力的研究

（J）Cy3-oligoDNA /納米顆粒復(fù)合物的細(xì)胞吸收效率比較

（K）通過基于平滑SNP或模仿病毒SNP的siRNA制劑處理的**細(xì)胞的細(xì)胞生存力

圖3.二氧化硅納米花粉對(duì)細(xì)菌表現(xiàn)出增強(qiáng)的粘附力和溶菌酶遞送特性

（A）通過粘性二氧化硅納米花粉**溶菌酶的示意圖

（B）二氧化硅納米花粉的TEM圖像

（C）粘附在大腸桿菌表面的二氧化硅納米花粉的SEM圖像

（D）游離溶菌酶和載有溶菌酶的二氧化硅納米花粉（R-MSHSs）的時(shí)間依賴性抗菌活性

（E）載有溶菌酶的二氧化硅納米花粉處理24小時(shí)的大腸桿菌的SEM圖像

（F）瓊脂平板在不同處理后顯示小腸細(xì)菌菌落

圖4.不對(duì)稱頭尾SNP顯示增強(qiáng)的免疫刺激活性和血液相容性

(A,C)在不同TEOS體積下制備的HTMSN的TEM和SEM圖像

(D)與不同的納米顆粒以240μg/ mL孵育后的小鼠RBC的溶血百分比

(E)在室溫下孵育2小時(shí)的RBC的SEM圖像

(F,G)巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞上CD 86的表達(dá)水平

圖5.具有錐狀孔結(jié)構(gòu)的SNP的表征，形成機(jī)理和蛋白傳遞

（A）C. Xu在塔斯馬尼亞州拍攝的大麗花照片

（B-D）低倍，高倍和MSNs-CC的ET切片的TEM圖像

（E）建議的MSNs-CC形成機(jī)制

（F）用MSNs-CC-RITC處理的N2a細(xì)胞的共聚焦顯微鏡圖像

（G-H）載有β-Gal的MSNs-CC和游離β-Gal處理后的N2a細(xì)胞的顯微圖像

圖6.納米螯合劑同時(shí)誘導(dǎo)抗血管生成和**血管阻塞以****

（A）納米螯合劑誘導(dǎo)同時(shí)抗血管生成和**血管阻塞的示意圖

（B）納米螯合劑的TEM圖像

（C）納米螯合劑對(duì)銅和磷酸鹽離子的聚集

（D）**血管阻塞的實(shí)時(shí)成像

（E）通過CD31抗體染色顯示的納米螯合劑的抗血管生成活性

（F-G）納米螯合劑在4T1和CT26異種移植**模型中的抗**活性

概述了通過設(shè)計(jì)SNP的納米結(jié)構(gòu)和化學(xué)進(jìn)而將其作為**納米載體和生物功能調(diào)節(jié)劑的新研究成果。這個(gè)綜述包括兩個(gè)主要部分。在一部分中，作者重點(diǎn)介紹了常規(guī)的納米載體概念，并對(duì)納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理提出了新的見解。作者提供了一些實(shí)例來闡述如何通過調(diào)控納米顆粒的孔結(jié)構(gòu)，表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不對(duì)稱性來提高**，基因和蛋白質(zhì)的遞送效率，特別強(qiáng)調(diào)了SNP表面粗糙度對(duì)改善細(xì)胞攝取效率，粘附特性和DNA轉(zhuǎn)染能力的貢獻(xiàn)。在**部分中，作者討論了作為生物功能調(diào)節(jié)劑的新型SNP的設(shè)計(jì)，并闡述了通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)微環(huán)境和細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，例如氧化應(yīng)激和谷胱甘肽水平，從而改善抗****的**效果及在特定細(xì)胞系中mRNA的轉(zhuǎn)染效率。作者討論了納米顆粒，生物系統(tǒng)和**之間的相互作用，并進(jìn)一步闡述了如何設(shè)計(jì)SNP的成分來調(diào)節(jié)體內(nèi)金屬離子平衡以實(shí)現(xiàn)固有的抗**活性。作者列出了兩個(gè)**的例子，包括調(diào)節(jié)銅信號(hào)傳導(dǎo)用于**血管靶向**和控制鐵信號(hào)傳導(dǎo)用于基于巨噬細(xì)胞極化的免疫**，特別強(qiáng)調(diào)了SNP作為納米**與傳統(tǒng)分子**相比的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外，利用這兩個(gè)例子，作者展示了如何設(shè)計(jì)具有固有**活性的SNP用于間接****的生長、但不引起明顯的細(xì)胞毒性，從而提高納米**的生物安全性。作者討論了對(duì)SNP作為納米載體這一傳統(tǒng)概念以及它們向生物功能調(diào)節(jié)劑這一新概念過渡的前景，機(jī)遇和挑戰(zhàn)，同時(shí)提出了可能的未來研究方向。（本文來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除）

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