核心內容：
1. 首次提出并命名的超組裝框架材料Super-AssembledFrameworks (SAFs)新概念(SAF-1, Nature Chemistry, 2016)。
2. 強調了通過內源性和外源性強化兩種主攻策略來構建納米活體體系框架材料，以有效地增強雜化體系的生物功能性，從而進一步開發SAFs在活體體系的高科技智能應用。
納米生物雜化體系
目前納米生物雜化體系是材料工程與生物科學交叉研究的一個熱點，其是利用合成的納米材料（例如聚合物、碳納米材料和納米粒子）賦予生物體進化范圍之外的新特性，例如增強活體體系對自然界致命因素的耐受性、程序化細胞代謝和增殖或人工光合作用等。新材料設計和加工技術的最新進展，使活體生物體系與功能材料理化性質的結合成為可能。到目前為止，從簡單的生物分子到復雜的多細胞生物，許多不同類型的納米材料已經被整合到各種生物系統中。這些納米生物雜交體在生物技術、能源和環境方面顯示出巨大的潛力，在包括能量收集、生物催化、生物傳感、醫學和機器人學在內的許多學科的高科技應用中展現出十分廣闊的前景。
然而，目前納米生物超組裝這一領域的發展正處于萌芽階段，在現實生活中的應用還沒有完全實現，這種超組裝結構的生物功能解讀和納米材料與生物系統集成的新技術開發等方面仍存在諸多問題。從生物相容性和功能相容性的角度綜合考慮合成納米材料與生物系統之間的界面也是設計雜化結構的重要考慮因素，此界面應允許有效的信號傳導（如電、光和熒光信號），以在合成系統和生物系統之間提供雙向通信。因此，開發具有獨特物理化學性質和形態穩定性的與生物體系相容的納米材料具有重要意義。迄今為止，大多使用自組裝和滲透技術合成功能性納米材料。而將模擬生物功能的功能性納米材料與生物系統耦合，會為增強活體體系功能提供一種新的解決方案。因為材料的尺寸、形貌、幾何結構和結晶度等會影響材料的性能，優化這幾方面參數也將提高理解、設計和優化材料生物界面的能力，以實現納米生物體系的改進以及新應用的研發。借助超組裝策略設計新型框架材料用于構建納米活體體系雜化結構十分有必要。
綜述簡介
有鑒于此，復旦大學孔彪教授（通訊作者）等在Science Advances期刊上在線發表了題為“Nanobiohybrids: Materials approachesfor bioaugmentation”的綜述文章。全文系統地總結了利用超組裝策略構建納米活體體系框架材料的工作，重點關注用于構建納米生物雜化系統的材料和由納米生物雜化系統產生的增強或新的生物功能性，并結合功能性納米材料與生物系統的界面結合的最新進展，概述展望了可能適用于未來生物強化應用的合成方法和技術，且從納米生物界面的材料選擇和構建到旨在增強或實現新的生物功能的新興應用，對該領域今后的發展方向進行了探討。
圖1. 基于SAFs生物活體超組裝框架材料體系新策略。
要點1：構建納米生物雜交體的合成策略和材料
圖2. SAFs超組裝策略以及生物雜交系統：（A）聚二烯丙基二甲基氯化銨和苯乙烯磺酸鹽通過逐層沉積法在藍藻上沉積二氧化硅涂層；（B）單壁碳納米管增強示意圖；（C）單壁碳納米管通過葉綠體雙層膜的運輸；（D）顯示用于單元封裝的逐層自組裝的不同策略的示意圖；（E）植物基本生理學圖解及其與電子學的類比；（F）用注射器將聚（3，4-亞乙基二氧噻吩）注入葉子中；（G）仿生EV-MOF蛋白質納米粒和蛋白質胞內傳遞的示意圖；（H）活酵母細胞上細胞保護膜的仿生結晶示意圖；（I）MOF單層包裹的示意圖；（J）單個酵母細胞上MPN外殼的示意圖；（K）活植物內部形態的圖解。
要點2：超組裝生物強化的材料策略和應用
圖3.超組裝生物強化的材料策略和應用。
要點3：生物大分子基的納米活體體系的超組裝策略與性能
圖4. 基于生物大分子的納米生物雜化物的超組裝與性能：（A）突變病毒蛋白CaP包被原理圖及病毒熱穩定性的體外實驗以及在不同溫度下測定的熱失活動力學；（B）過氧化氫酶和超氧化物歧化酶在FNPNC-333中的插入及幾種超氧化物歧化酶制劑的相關酶活性。熒光細胞圖像顯示活細胞內FNPNC-333顆粒；（C）不同處理條件對過氧化氫酶@ZIF-L生物催化效率的影響；（D）單鏈DNA細胞內傳遞的圖示；（E）抗體功能化DNA納米粒子上的可逆MOF涂層示意圖；（F）顯微圖像顯示裸蛋白組和MPN保護蛋白組的穩定性；（G）用于封裝單個外體的微流控裝置示意圖；（H）在金屬有機分子網中包裹病毒的方法示意圖。
要點4：細胞基納米活體體系的超組長策略與性能
圖5. 細胞基納米生物雜化物的超組裝與性能：（A）單個酵母細胞的聚多巴胺包封和表面功能化示意圖和切片雜交細胞的透射電鏡顯微照片；（B）通過原位活性自由基聚合，引入功能性高分子對細胞表面進行修飾的示意圖；（C）胺化小球和胰島細胞團的包被方案示意圖和包被后48小時的包被胰島的多層投影共聚焦圖像；（D）制備透明帶樣納米生物雜交干細胞植入子宮壁的示意圖。
要點5：先進納米仿生學的超組裝策略與性能
圖6. 先進納米仿生學的超組裝與性能：（A）生物活性MOF涂層與酵母細胞界面構建仿生細胞的示意圖；（B）人工水母結構和二維肌肉結構示意圖；（C）小鼠中結合上轉換納米顆粒（UCNP）的可注射光感受器的示意圖；（D）葉子中納米顆粒的示意圖和發光植物的圖像；（E）綠葉生物模板劑合成morph-TiO2的過程說明；（F）天然和人工葉片的結構和功能比較。
小結
綜上所述，基于通訊作者孔彪教授通過探索功能性SAFs結構與活體體系結合相關功能性之間的緊密聯系，本文提出了功能性納米材料與生物系統的超組裝界面設計策略，以更好地構建SAFs納米活體體系，從而進一步推動這一領域的發展。
參考文獻
Nanobiohybrids: Materials approaches for bioaugmentation (Science Adv., 2020, 6: eaaz0330)
https://advances.sciencemag.org/content/6/12/eaaz0330
通訊作者簡介
孔彪，國家特聘專家，上海市特聘專家，復旦大學研究員，博士生導師，國家重點研發計劃首席科學家，激光醫療國家工程實驗室學術委員會副主任，國際刊物Materials Today Sustainability (Elsevier)顧問編委。曾任美國斯坦福大學材料科學與工程系研究員，香港科技大學及美國南加州大學訪問教授。博士畢業于澳大利亞 Monash 大學與復旦大學獲工學與理學博士學位，國外博士畢業論文被學位委員會選為澳大利亞Monash大學優秀博士論文校長獎，師從中國科學院趙東元院士、CordeliaSelomulya教授、澳大利亞科學院與工程院院士Frank Caruso教授、斯坦福大學大學Yi Cui教授。曾任墨爾本大學化學與生物分子工程系任專項研究員，任職期間榮獲澳大利亞“維多利亞學術之星”榮譽稱號。曾任澳大利亞Monash大學研究生會學術副主席，澳中科學家創業協會主要發起人并任常務委員。榮獲上海市自然科學一等獎、孔子教育基金會優秀科學家獎、澳大利亞 Monash 大學優秀博士論文校長獎、上海市青少年發展創新市長獎、寶鋼教育基金特等獎獲得者（全國排名第一）、澳大利亞維州學術之星、陶氏化學可持續發展創新獎一等獎、中國分析測試協會科學技術獎(CAIA 獎) 一等獎等榮譽及獎勵。回國后組建超組裝SAFs材料與器件課題組，主要從事超組裝框架SAFs智能材料及核心器件的設計集成和高端制造。近年來，孔彪研究員已在《自然·化學》Nature Chemistry、《科學·進展》Science Advances等期刊上發表高質量的學術論文近90篇，主持及參與國家重點研發計劃、軍委科技委基礎加強計劃重點項目、國家超級計算材料基因組重大創新工程、省市重大科技創新工程等項目10余項。相關研究成果被PHYS&ORG、Chem. Views等多家新聞媒體和雜志報道，并被 Weily 雜志選為特別專題與研究熱點，被英國皇家化學會Chem.Soc.Rev.封面及熱點文章，也被Chemistry World選為中國最具有應用前景的科研成果報道，以及被Nature自然出版集團選為亮點總結。孔彪教授歸國后注重面向具體社會需求開展技術合作研究工作，與國家超級計算中心合作基于國家自主超級計算平臺開創性的構建了先端材料基因組平臺，并擔任國家超級計算先進材料創新聯盟執行主任；籌建復旦-海爾生物醫療聯合研究中心，針對突發公共衛生事件與應急管理，聯合海爾生物醫療開發了極端環境下疫苗存儲與生物快速檢測的關鍵技術及接種創新平臺，創建了基于物聯網和大數據的智慧生物醫療及應急管理解決方案，聯合研究的Haier系列產品遠銷70多個國家和地區。
