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牛頓曾說:我之所以能成功 ,是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀?/span>確實(shí),站在巨人的肩上可以看得更高、更遠(yuǎn),通過閱讀分析大佬的研究成果,有醍醐灌頂之效。了解最新研究趨勢和思維,對于自身的研究方向非常有幫助。
今日,咱們再來看看生物材料的老大哥——美國三院院士(“科學(xué)院院士”、“工程院院士”、“藝術(shù)與科學(xué)院院士”),麻省理工“David H. Koch學(xué)院教授”(MIT教授所能獲得的最高榮譽(yù))Robert S. Langer教授課題組近年來發(fā)表的Nature、Science正刊上的論文,供大家學(xué)習(xí)和交流。
Robert Langer教授是全球生物工程學(xué)領(lǐng)域的著名學(xué)者,尤其以對靶向藥物輸送系統(tǒng)和組織工程學(xué)的研究而知名,其在麻省理工的實(shí)驗(yàn)室目前是世界上最大的生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室(沒有之一,且不接受反駁),作為生物材料領(lǐng)域第一大門派,該課題組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一流技術(shù)做產(chǎn)品,二流成果水CNS,三流產(chǎn)物扔頂刊。
他的課題組到目前為止已經(jīng)發(fā)表1500多篇文章,還在全球擁有1400多個已發(fā)布和正在申請的專利。Langer教授的專利已被400多家制藥,化學(xué),生物技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備公司許可或再許可。他是歷史上被引用次數(shù)最多的工程師,H-index 280(上次介紹時候還是268),被引量超過322,000。
Robert S. Langer教授課題組主要研究方向有:
1.聚合物釋放機(jī)理的微觀結(jié)構(gòu)分析與數(shù)學(xué)模型研究
2.研究這些系統(tǒng)的應(yīng)用,包括開發(fā)胰島素、抗癌藥物、生長因子、基因治療劑和疫苗的有效長期輸送系統(tǒng)
3.開發(fā)可通過磁性、超聲波或酶促觸發(fā)以提高釋放速率的控釋系統(tǒng)
4.合成新型生物可降解聚合物輸送系統(tǒng)
5.創(chuàng)造新的方法來跨越諸如血腦屏障,腸,肺和皮膚等人體復(fù)雜障礙傳遞諸如蛋白質(zhì)和基因之類的藥物
6.研究創(chuàng)建組織和器官的新方法,包括為組織工程創(chuàng)建新的聚合物系統(tǒng)
7.干細(xì)胞研究,包括控制生長和分化
8.創(chuàng)造具有形狀記憶或表面開關(guān)特性的新型生物材料9.血管生成抑制
以下奇物論編輯部通過WOS分析Robert Langer教授課題組到目前為止已經(jīng)發(fā)表在Nature/Science正刊上的年份對應(yīng)論文數(shù),除去部分其他文,有37篇為Langer教授作為通訊作者/第一作者/參與的研究。
其中他的第一篇Nature,奇物論編輯部先前已經(jīng)對其進(jìn)行了報道,詳情點(diǎn)擊:藥物緩釋第一篇Nature,改寫教科書,一代宗師當(dāng)年卻申請不到基金和教職
下面主要講講近幾年來他的課題組發(fā)表在Nature/Science上的成果,具體如下
1. Science:可口服自定向系統(tǒng)用于遞送大分子
生物大分子改變了我們有效治療疾病的能力;然而,它們的快速降解和在胃腸道中的吸收差通常限制了其以腸胃外途徑給藥。口服生物給藥系統(tǒng)必須有助于定位和滲透,以實(shí)現(xiàn)全身性藥物吸收。
受豹龜被動重新定向的能力啟發(fā),麻省理工學(xué)院Robert Langer和Giovanni Traverso等人開發(fā)了一種可口服的自定向的給藥器(SOMA),它可以從任何起始位置自行重新定向,從而附著在胃壁上,同時避免穿孔。研究人員在大鼠和豬中進(jìn)行了體內(nèi)研究,以證明其安全性,并使用胰島素作為模型藥物,表明SOMA提供的活性藥物成分血漿水平可與皮下注射后達(dá)到的水平相媲美。
Abramson A, et al. An ingestible self-orienting system for oral delivery of macromolecules. Science.2019;363(6427):611-5.
DOI: 10.1126/science.aau2277
2. Science:可填充微粒和其他復(fù)雜的3D微觀結(jié)構(gòu)的制造
改善現(xiàn)有藥物輸送的一種方法是將其封裝在一個保護(hù)性但緩慢降解的外殼內(nèi)。這種緩釋膠囊提高了體內(nèi)藥物的利用率,減少了副作用,并允許更恒定的劑量傳遞。
麻省理工學(xué)院Ana Jaklenec、Robert Langer等人利用許多現(xiàn)有的制造技術(shù)制造微小(~400 μm)的中空可注射微粒,可用于填充含有治療劑的液體。通過調(diào)整微粒材料(在本例中為乳酸/乙醇酸共聚物)的降解速率,可在期望的時間(從幾天到兩個月)釋放內(nèi)部貯存器中的貨物。
Kevin J. McHugh, et al., Fabrication of fillable microparticles and other complex 3D microstructures. Science 2020.
DOI: 10.1126/science.aaf7447
3. Nature:細(xì)胞內(nèi)遞送的體外和離體策略
細(xì)胞內(nèi)遞送至哺乳動物細(xì)胞對于基礎(chǔ)研究應(yīng)用和基于細(xì)胞的療法均已變得至關(guān)重要。在本綜述中,Klavs Jensen和Robert Langer等人討論了開發(fā)大分子的細(xì)胞溶質(zhì)體外和離體策略的最新工作,重點(diǎn)研究了基于膜破壞的方法以及納米技術(shù)、微流控技術(shù)和芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的使用。
Stewart, M., et al. In vitro and ex vivo strategies for intracellular delivery. Nature 538, 183–192 (2016).
https://doi.org/10.1038/nature19764
4. Science:由水梯度驅(qū)動的生物啟發(fā)型聚合物復(fù)合驅(qū)動器和發(fā)電機(jī)
執(zhí)行器或人造肌肉將電能或化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械力。通常,由聚合物制成的致動器可以顯示出較大的變形,但不能產(chǎn)生很大的力。Robert Langer等人描述了一種基于改性聚吡咯的聚合物復(fù)合材料,該聚合物在吸水時膨脹。該復(fù)合材料能夠產(chǎn)生較大的應(yīng)力和力,并提供了接近最佳導(dǎo)電聚合物電化學(xué)致動器的高工作密度。摻入聚合物膜中的磁性納米顆粒用于控制致動器的運(yùn)動。
Ma, M., et al., “Bio-Inspired Polymer Composite Actuator and Generator Driven by Water Gradients.” Science 339, no. 6116 (January 10, 2013): 186–189.
DOI: 10.1126/science.1230262
另外,Robert Langer還在Nature發(fā)表了一些點(diǎn)評和展望,包括對顧臻教授胰島素貼片工作進(jìn)行了深度點(diǎn)評。
此外,還有Robert Langer教授參與的Science系列的工作。
關(guān)于Robert Langer更多的報道,可點(diǎn)擊:
5. 每篇都是經(jīng)典,最高被引7500+次!世界上最大的生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室(沒有之一)的高被引文章
6. 藥物緩釋第一篇Nature,改寫教科書,一代宗師當(dāng)年卻申請不到基金和教職
課題組網(wǎng)站:https://langerlab.mit.edu/
Robert S. Langer教授簡介
Robert S. Langer教授獲得220多個主要獎項(xiàng),包括了諸如:2002年查爾斯·斯塔克·德拉普爾獎(被認(rèn)為是工程學(xué)界的諾貝爾獎),2006年美國國家科學(xué)獎?wù)拢?008年世紀(jì)發(fā)明獎(世界范圍內(nèi)技術(shù)領(lǐng)域的最高獎項(xiàng)),2012年普利斯特里獎?wù)拢绹瘜W(xué)會頒發(fā)的最高獎項(xiàng)),2014年度生命科學(xué)突破獎等,此外,他還是唯一獲得蓋爾德納基金會國際獎的工程學(xué)家(該獎項(xiàng)的78位獲獎?wù)吆髞矶极@得了諾貝爾獎)。
《福布斯》雜志(1999年)和《生物世界》(1990年)將其評為世界上生物技術(shù)領(lǐng)域25個最重要的人物之一。《發(fā)現(xiàn)雜志》(Discover Magazine)(2002年)將他評為該領(lǐng)域最重要的20名人物之一。《時代》雜志和CNN(2001)將Langer教授評為美國100位最重要的人物之一,也是美國科學(xué)或醫(yī)學(xué)界18位頂級人物之一。