近期，奇物論針對(duì)國(guó)內(nèi)外生物材料三大領(lǐng)域大牛名人進(jìn)行系統(tǒng)性介紹，今天，我們要介紹的是中國(guó)科學(xué)院院士，發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士，國(guó)家納米科學(xué)中心趙宇亮研究員課題組的代表作。
趙宇亮研究員主要從事納米生物效應(yīng)分析與安全性研究，長(zhǎng)期致力于推動(dòng)納米科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)交叉的科學(xué)前沿領(lǐng)域在我國(guó)的起步、形成和發(fā)展。創(chuàng)建了我國(guó)第一個(gè)納米生物效應(yīng)與安全性實(shí)驗(yàn)室；2006年領(lǐng)銜11個(gè)國(guó)家的科學(xué)家編著了納米毒理學(xué)領(lǐng)域的世界第一本教科書《Nanotoxicology》；2011年創(chuàng)建中國(guó)毒理學(xué)會(huì)“納米毒理學(xué)”專業(yè)委員會(huì)、2015年創(chuàng)建中國(guó)要學(xué)會(huì)“納米藥物”專業(yè)委員會(huì)等。
趙宇亮研究員將放射化學(xué)原理發(fā)展到體外與體內(nèi)超微量納米顆粒的定量方法學(xué)研究，揭示了多種無(wú)機(jī)納米材料、碳納米材料的體內(nèi)分布圖譜，生物學(xué)效應(yīng)規(guī)律，結(jié)構(gòu)-效應(yīng)關(guān)系，及其化學(xué)機(jī)制，在納米安全性和納米藥物領(lǐng)域做出了重要?jiǎng)?chuàng)新性貢獻(xiàn)。研究成果發(fā)表SCI論文600余篇，被引>4.0萬(wàn)次，H-因子~103。部分方法已被ISO的160多個(gè)國(guó)家采用。
下面，奇物論編輯部對(duì)趙宇亮研究員的部分代表作進(jìn)行簡(jiǎn)要概括，供大家學(xué)習(xí)和交流~
首先介紹的是2018年發(fā)表在Nature Biotechnology上的研究成果，該課題組研制出了一種用于腫瘤治療的智能型DNA納米機(jī)器人，并被選為2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。
利用納米醫(yī)學(xué)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)人類重大疾病的精準(zhǔn)診斷和治療是科學(xué)家們追逐的一個(gè)偉大的夢(mèng)想。國(guó)家納米科學(xué)中心聶廣軍、丁寶全和趙宇亮研究組與美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)顏灝研究組等合作在活體內(nèi)可定點(diǎn)輸運(yùn)藥物的納米機(jī)器人研究方面取得突破，實(shí)現(xiàn)了納米機(jī)器人在活體（小鼠和豬）血管內(nèi)穩(wěn)定工作并高效完成定點(diǎn)藥物輸運(yùn)功能。
研究人員基于DNA納米技術(shù)構(gòu)建了自動(dòng)化DNA機(jī)器人，在機(jī)器人內(nèi)裝載了凝血酶。該納米機(jī)器人通過特異性DNA適配體功能化，可以與特異表達(dá)在腫瘤相關(guān)內(nèi)皮細(xì)胞上的核仁素結(jié)合，精確靶向定位腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞；并作為響應(yīng)性的分子開關(guān)，打開DNA納米機(jī)器人，在腫瘤位點(diǎn)釋放凝血酶，激活其凝血功能，誘導(dǎo)腫瘤血管栓塞和腫瘤組織壞死。
Li, S., et al. A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo. Nat Biotechnol 36, 258–264 (2018).
https://doi.org/10.1038/nbt.4071
同樣在2018年，該課題組在Nature Communications上發(fā)表一種可以通過用腫瘤微環(huán)境激活的納米系統(tǒng)，重新教育胰腺星狀細(xì)胞。
國(guó)家納米科學(xué)中心聶廣軍、趙宇亮和李一葉等人構(gòu)建腫瘤微環(huán)境多層次響應(yīng)型納米藥物載體，通過逆轉(zhuǎn)胰腺星狀細(xì)胞（PSC）的活化狀態(tài)，在調(diào)控胰腺癌微環(huán)境基質(zhì)平衡、增強(qiáng)胰腺癌化療效果的研究中取得重要進(jìn)展。
他們基于聚乙二醇化聚乙烯亞胺涂層的金納米顆粒構(gòu)建了一個(gè)腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性納米系統(tǒng)，并利用它共同遞送全反式維甲酸和針對(duì)熱休克蛋白47的siRNA，來(lái)重新教育PSC。
Han, X., et al. Reversal of pancreatic desmoplasia by re-educating stellate cells with a tumour microenvironment-activated nanosystem. Nat Commun 9, 3390 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05906-x
在2015年的另一篇Nature Communications上，該課題組開發(fā)了一種Gd-金屬富勒烯醇納米材料作為無(wú)毒乳腺癌干細(xì)胞特異性抑制劑
納米藥物在癌癥治療中的當(dāng)代用途在很大程度上限于用作現(xiàn)有治療劑的載體。于此，趙宇亮等人提供確定的證據(jù)證明了，金屬富勒烯醇納米材料Gd @ C82(OH)22雖然對(duì)正常的乳腺上皮細(xì)胞基本無(wú)毒，但具有對(duì)三陰性乳腺癌細(xì)胞的固有抑制活性。
Gd @ C82(OH)22阻止上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而有效消除乳腺癌干細(xì)胞，從而消除腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。Gd-金屬富勒烯醇被鑒定為一種具有顯著治療潛力的無(wú)毒CSC特異性抑制劑。
Liu, Y., et al. Gd-metallofullerenol nanomaterial as non-toxic breast cancer stem cell-specific inhibitor. Nat Commun 6, 5988 (2015).
https://doi.org/10.1038/ncomms6988
同年，該課題組還在Angew上發(fā)表了關(guān)于可變形的肽納米載體加快藥物釋放和有效的癌癥治療
一種新型可裂解的兩親肽（CAP）被設(shè)計(jì)成對(duì)成纖維細(xì)胞活化蛋白-α（FAP-α）特異響應(yīng)。CAP在溶液中自組裝成纖維狀納米結(jié)構(gòu)，而疏水性化療藥物的存在很容易將組裝體轉(zhuǎn)變成載有藥物的球形納米顆粒。在FAP-α裂解后，這些納米顆粒（CAP-NP）的分解導(dǎo)致被包封的藥物快速有效地釋放，特別是在腫瘤部位。這種類似于“變形金剛”的藥物輸送策略可以使他們破壞基質(zhì)屏障并增強(qiáng)局部藥物蓄積。
Tianjiao Ji, et al., Transformable Peptide Nanocarriers for Expeditious Drug Release and Effective Cancer Therapy via Cancer-Associated Fibroblast Activation, Angewandte Chemie International Edition, 2016, 55(3), 1050-1055.
DOI：10.1002/ange.201506262
最后介紹下趙宇亮研究員代表作中的一篇綜述，這是2013年發(fā)表在Accounts of Chemical Research上的，綜述了理化性質(zhì)決定納米材料細(xì)胞的攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)和命運(yùn)。綜述包括了化學(xué)特性，如親疏水性、成分、表面功能化和電荷。還有物理性質(zhì)，包括納米粒子的大小、長(zhǎng)寬比和表面積，探討這些因素是如何影響這些材料與生物系統(tǒng)的相互作用，從而影響其潛在危害。
Zhu, M. T., Nie, G. J., Meng, H., Xia, T., Nel, A., Zhao, Y. L., Physicochemical Properties Determine Nanomaterial Cellular uptake, Transport and Fate, Accounts of Chemical Research, 2013, 46(3), 622-631.
今年初，奇物論也推送過趙宇亮院士2019年的成果，點(diǎn)擊:趙宇亮院士課題組2019年研究成果集錦
個(gè)人簡(jiǎn)介：
趙宇亮院士簡(jiǎn)介
趙宇亮研究員，現(xiàn)任國(guó)家納米科學(xué)中心主任，中科院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。1985年畢業(yè)于四川大學(xué)化學(xué)系，1999年在日本東京都立大學(xué)獲博士學(xué)位，在日本原子力研究所和RIKEN從事研究工作，與同事們一起發(fā)現(xiàn)113號(hào)新元素（Nh），成為元素周期表中亞洲國(guó)家發(fā)現(xiàn)的唯一新元素。2001年通過海外人才引進(jìn)計(jì)劃回國(guó)。
先后擔(dān)任聯(lián)合國(guó)UNEP、世界經(jīng)濟(jì)合作組織OECD、歐盟EU、芬蘭等的納米安全專家或顧問；國(guó)家納米科技協(xié)調(diào)指導(dǎo)委員會(huì)專家，科技部納米重大研究計(jì)劃總體專家組副組長(zhǎng)。先后擔(dān)任中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)的7本SCI學(xué)術(shù)刊物的副主編等。迄今發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文600余篇，獲中國(guó)、美國(guó)、日本、歐盟的授權(quán)發(fā)明專利26項(xiàng)。研究成果獲“國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，TWAS化學(xué)獎(jiǎng)，中國(guó)毒理學(xué)杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)等。
