摘要：晶体管基生物传感是一种结合生物受体识别功能,利用场效应晶体管器件(field-effect transistor, FET)作为信号放大和转导单元,实现生物分子或小分子特异性检测的分析方法. FET生物传感器具备响应快、无标签、高灵敏、易操作和易集成等多重优势,在疾病筛查和健康监测等生物医学领域展现出巨大的应用潜力.本文总结了近十年在高性能FET生物传感器开发方面已取得的显著成果,重点关注于FET电学分析平台的界面调控策略和生物医学应用.首先,我们讨论了传感元件、传感界面的调制以及识别元件的设计等界面工程改造策略.进一步,对FET电学分析平台在体外检测和生理环境实时监测方面的应用进行了全面总结.最后,深入探讨了FET电学分析平台在实际应用方面所面临的关键机遇和挑战,旨在为高性能FET生物传感平台和生物电子器件的设计、开发和应用提供参考.

摘要：生物通道蛋白的重要功能是高速率地传输特定的分子或离子,在维持细胞渗透压和细胞功能等方面扮演了重要角色.例如,水通道蛋白(aquaporins,AQPs)能够促进水分子穿透细胞膜,同时排除质子,在维持细胞水平衡和细胞膜的电化学势中具有重要作用.受生物通道蛋白的启发,研究人员开发了各种具有分子/离子选择性传输能力的人工纳米通道,探究了分子/离子在通道内部的选择性传输机制,并探索了通道在过滤、生物传感和能量转换领域中的应用.本文主要总结了仿生固态一维纳米通道的分子/离子选择性传输机制.对固态一维纳米通道的制备方法和调控手段进行了深入总结,探讨了固态一维纳米通道在分子/离子选择性分离领域的应用,重点关注它们在气体分离和海水淡化领域的应用进展.最后,总结了固态一维纳米通道在选择性分离领域面临的挑战以及未来的发展机遇.本文对于固态纳米通道的设计及其选择性分离应用领域具有一定的指导意义.

摘要：肿瘤细胞表面过表达P-糖蛋白(P-gp)是导致肿瘤化疗耐药的重要原因.抑制P-gp表达能有效增强化疗效果.为克服结肠癌化疗耐药,本研究设计、制备了一种肠道菌群葡萄糖醛酸酶响应的甘草酸胶束用于递送化疗药物和原位产生P-gp抑制剂.通过自组装,甘草酸(glycyrrhizin,GL)形成胶束,包载疏水性药物阿霉素(doxorubicin,DOX);在GL胶束表面静电交联正电性壳聚糖(chitosan,CS),构建DOX@GLCS胶束.在原位结肠癌小鼠模型中,口服DOX@GLCS胶束后,其在胃和小肠中保持稳定,在富含细菌的结肠和肿瘤区域被特异性降解,释放化疗药物阿霉素.同时,细菌分泌的葡萄糖醛酸酶可以转化GL生成P-gp抑制剂甘草次酸(glycyrrhetinic acid,GA),抑制肿瘤细胞P-gp表达,增加药物的细胞内浓度.经DOX@GLCS治疗后,小鼠肿瘤负荷明显降低,受损肠道黏膜得到修复.该肠道菌群响应释药策略为克服结肠癌化疗耐药提供了一种新思路.

摘要：以L-乳酸和环氧氯丙烷等为原料,设计合成出含L-乳酸基的聚丙三醇水凝胶.用核磁共振碳谱、X射线光电子能谱和扫描电镜表征了其结构和形貌.通过控制反应条件,合成了不同L-乳酸基含量和平衡溶胀率的聚丙三醇水凝胶.化学滴定分析表明,在选定的合成条件下,L-乳酸基的引入率约为87%,其含量可达到17%.溶胀实验结果表明,凝胶具有显著的pH和离子强度敏感性及快速可逆的响应速率.体外释药实验结果显示,载药凝胶具有随溶胀环境pH值变化的释药性能.

摘要：设计、合成了一类新型谷胱甘肽(glutathione,GSH)和凋亡酶-3(Caspase-3)响应的环肽分子荧光探针.该类探针主要由能量共振转移(FRET)分子荧光对、Caspase-3特异性识别多肽序列和GSH响应双硫键组成,分为不含穿膜肽序列(CP)和包含穿膜肽序列(cp CP)的两种不同环肽分子荧光探针.2种环肽分子荧光探针均能实现在GSH和Caspase-3同时存在情况下的精确成像,同时具有良好的响应性、特异性和高信噪比.该类环肽分子荧光探针在细胞培养环境中具有良好的稳定性和生物相容性.利用该探针,可以实现对星形孢菌素(STS)诱发的细胞凋亡进行实时、原位的成像监测,并对抗肿瘤药物阿霉素(DOX)和顺铂(cisplatin)诱导的细胞凋亡进行成像.这种具有多重响应并能用于精确成像的分子荧光探针将极大地促进疾病的精确诊断.

摘要：针对高分子量的聚乙烯亚胺(PEI)作为基因载体效率高但毒性大,而低分子量的聚乙烯亚胺虽毒性低但对基因的结合能力差、转染效率低的矛盾,设计合成了主链可生物降解而侧链带有胺类化合物的阳离子聚碳酸酯.首先,2-氨基-1,3-丙二醇和甲基丙烯酰氯反应制得2-(甲基丙烯酰胺基)-1,3-丙二醇,再用氯甲酸乙酯在室温下用三乙胺作碱关环反应得到2-(甲基丙烯酰胺基)三亚甲基碳酸酯(MATC)单体.该单体在二氯甲烷溶液中在1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)催化下开环聚合得到聚(2-(甲基丙烯酰胺基)三亚甲基碳酸酯)(PMATC).然后,利用侧基双键和乙二胺或者低分子量PEI的迈克尔加成反应分别制备了带有乙二胺侧基的阳离子聚碳酸酯PTMC-EDA以及带有PEI侧链的聚碳酸酯PTMC-PEI.凝胶色谱(GPC)法测得聚碳酸酯PMATC、阳离子聚碳酸酯PTMC-EDA和PTMC-PEI的重均分子量分别为6300、7400、15100,分子量分布指数分别为1.21、1.83和2.17.这类带有多胺侧基或侧链的阳离子聚碳酸酯在较低用量下即能与pDNA形成表面带正电的粒径200 nm左右的复合物.它们具有与不可降解的25 kDa PEI类似的对pDNA的优良结合能力,并且对细胞的毒性要低得多.

摘要：随着纳米技术的飞速发展,纳米材料因其优良的物理化学性能在生物医学领域表现出巨大的应用潜力,已被广泛应用于药物/基因传递、疾病诊断、以及组织工程修复等,尤其在纳米抗癌制剂的研究中占有独特的地位.其中,介孔硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticle,MSN)因其独特的优良性能,如合成方法简单易行、重复性好、纳米粒子尺寸及介孔孔径均一可调、比表面积高、孔体积大、表面易进行功能化修饰、具有良好的生物相容性、能够有效负载诊疗制剂,而被广泛应用于构建药物控制释放系统.这种以介孔硅纳米粒子为基底构建的多功能智能响应载体系统能够有效运载抗肿瘤药物,其能够在到达病变部位以前保持"零释放"性能,而在进一步靶向功能基介导下特异性达到肿瘤部位或细胞后,在特异性刺激信号作用下响应性释放药物.这种将抗癌药物特异性传递至靶位点的方式,能够极大程度地发挥药物治疗效果,有效降低抗癌药物毒副作用,提高药物利用率,从而为高效抗肿瘤治疗提供保障.本文综述了刺激响应型介孔硅纳米粒子在抗癌纳米医学中的系列应用,着重介绍用于智能药物释放和肿瘤靶向治疗的介孔硅纳米粒子的多种功能化构建策略.

摘要：恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点,已经严重危害到人类的生命健康.近年来,研究人员设计了大量纳米药物载体,将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤,有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类有序、多孔的晶态材料,具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势,已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前,基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成,表面修饰,基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用,并对其在生物医学领域的应用进行了展望.

摘要：为了改善在肿瘤治疗过程中,药物载体靶向性差和药物靶点定位效率低等不足,设计了一种能精准靶向肿瘤细胞核,将药物高效递送至作用靶点的多功能纳米载药体系.利用具有细胞核定位能力的两亲性枝化多肽包载化疗药物阿霉素(DOX)形成载药纳米胶束DD,并通过静电作用将具有肿瘤靶向功能的透明质酸(HA)包覆在DD表面,得到具有靶向肿瘤细胞核能力的纳米药物***的存在赋予了HDD对肿瘤的靶向功能和电荷屏蔽能力,可增加体系的稳定性,延长其血液循环时间,降低正常组织和细胞对HDD的非特异性摄取,实现其在肿瘤部位的特异性富集和肿瘤细胞的高效摄取.进入肿瘤细胞后,HA层的降解有利于纳米胶束DD在多肽的核定位作用下精准、快速地将DOX递送至细胞核,最终实现高效的肿瘤抑制效果.

摘要：智能响应性高分子由于具有优异的环境响应性、多样的功能性、良好的生物可降解性和生物相容性而在生物医用领域备受瞩目.基于特定功能的智能响应性高分子基因载体可以克服基因运载中的障碍,降低对正常组织和细胞的毒副作用,提升靶细胞的基因转染效率.此外,大部分智能响应性高分子能有效结合多种治疗方式以实现更有效的治疗效果.本文综述了近年来智能响应性高分子在基因运载及相关生物医用领域的研究进展,对相关智能响应性高分子的设计及特点进行了介绍,并进一步对其在基因运载及相关生物医用领域的应用前景进行了展望.