深入認識和了解納米材料理化特性的在體動態(tài)變化，及其與周圍生物分子之間的相互作用，構(gòu)建智能納米藥物，促進納米藥物有效富集在腫瘤部位，是目前納米藥物研究中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。

由于納米材料的獨特理化性質(zhì)，在生物組織工程材料、生物傳感、藥物載體、重大疾病診療等醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域表現(xiàn)出強大臨床應(yīng)用前景，尤其對于腫瘤等高度異質(zhì)性疾病的個體化診斷和治療極具潛力。然而，高度異質(zhì)性、非平衡的動態(tài)生理環(huán)境，使得納米材料進入生物體系并未能如設(shè)計的那樣完全靶向目標(biāo)位點，將持續(xù)與生物體系內(nèi)的分子、結(jié)構(gòu)相互作用，引起表面理化特性改變，進一步影響其進入細胞的途徑、在生物體內(nèi)的行為及其最終的命運。中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心陳春英課題組一直致力于研究納米材料生物學(xué)效應(yīng)及其在納米藥物設(shè)計中的應(yīng)用。

早在2010年，陳春英課題組首次發(fā)現(xiàn)了碳管進入血液系統(tǒng)，會快速吸附血液中的蛋白形成納米“蛋白冠”，從而降低碳管納米材料的生物毒性(Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 16968-16973)。然而，“蛋白冠”的形成卻受到納米材料及與之作用生物分子理化特性的影響，包括尺寸、結(jié)構(gòu)、晶型和表面修飾分子的種類、電荷、手性等 (Adv. Mater. 2018, 1805740；Nat. Commun. 2018, 9, 129；Nat. Commun. 2018, 9, 4861)。同時，這些性質(zhì)將影響生物分子與納米材料相互作用的位點、分子取向以及生物活性等(ACS Nano 2017, 11, 4606-4616. Nano Lett. 2019, 19, 8-18)，其所引起相關(guān)生物分子結(jié)構(gòu)和功能改變以及免疫效應(yīng)，亦是開發(fā)納米藥物的關(guān)鍵著眼點 (Adv. Mater. 2019, 1808303； Adv. Mater. 2019, 1804386)。

該團隊最新研究發(fā)現(xiàn)，具有抗腫瘤活性的Gd@C82(OH)22納米粒子與臨床肺癌患者血液中補體成分C1q蛋白分子發(fā)生特異性結(jié)合，使該C1q分子在Gd@C82(OH)22納米粒子表面富集。通過對C1q分子結(jié)構(gòu)的改變，Gd@C82(OH)22-C1q復(fù)合物能激活先天性免疫反應(yīng)，為腫瘤精準治療提供了新策略——“利用患者體內(nèi)獨特蛋白質(zhì)指紋調(diào)理作用的精確納米藥物”，這種策略克服了納米蛋白冠形成的常見缺陷，通過調(diào)控納米蛋白冠的精確生成為納米醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供新思路（Nano Lett. 2019, Doi:10.1021/acs.nanolett.9b01774）。

除了驅(qū)動力，納米材料與生物界面的氧化還原作用，可能干擾體內(nèi)氧化還原平衡，引發(fā)多層氧化應(yīng)激級聯(lián)，刺激抗氧化防御、炎癥反應(yīng)、細胞毒性和細胞死亡(ACS Nano 2015, 9, 6532-6547)。依據(jù)材料理化特性，構(gòu)建智能納米藥物，可與細胞內(nèi)的氧化還原相關(guān)分子相互作用，產(chǎn)生或清除自由基，實現(xiàn)對細菌、腫瘤等惡性細胞高選擇性殺傷，改善乏氧環(huán)境(ACS Nano 2016, 10, 8690-8699； Adv. Mater. 2019, DOI: 10.1002/adma.201901965)。陳春英、蘇州大學(xué)副教授葛翠翠和美國科學(xué)促進會院士、哥倫比亞大學(xué)教授周如鴻共同開發(fā)了一系列具有不同形貌、晶面結(jié)構(gòu)的鈀納米晶體模擬酶，不僅可高效殺傷細菌，在抗腫瘤方面亦有顯著效果 (ACS Nano, 2016, 10: 10436-10445；Nat. Commun. 2018, 9, 129.； Nat. Commun. 2018, 9, 4861)。該系列特色工作受到廣泛關(guān)注，受邀撰寫綜述 (Acc. Chem. Res. 2019, 52, 1507-1518)，并入選封面文章。

國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委和中科院國際合作項目等給予該系列研究大力的支持。

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