仿生纳米粒子:铜离子检测与解毒的新策略
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体内铜离子的异常积累不仅会导致组织损伤,还与多种疾病的病理过程密切相关。因此,监测内源性和外源性铜离子的水平,并将其维持在正常范围内,成为早期诊断和治疗铜离子异常积累相关疾病的关键。然而,如何在实现铜离子的识别与清除的同时,逆转高浓度铜引起的组织损伤,依然是一个挑战。
灵感来源与纳米海绵的开发
小球藻作为自然界中一种能够通过细胞表面吸附位点吸附重金属离子的生物,成为研究的灵感来源。中国科学院成都生物研究所的李帮经研究员与四川大学的张晟教授合作,合成了由多个环糊精单元构成的纳米海绵。他们利用主客体识别作用,将具有聚集诱导发光特性和金属离子配位点的天然生物活性物质槲皮素装配进纳米级松散聚集体中,进而开发出具有多功能的仿生纳米粒子。
纳米粒子的性能与应用
研究表明,聚环糊精与槲皮素的组合显著提高了槲皮素的生物利用度。聚环糊精的松散球形结构使得铜离子更容易穿透纳米粒子并接触捕获位点。仿生多功能诊疗纳米粒子展现出对铜离子的特异性识别能力,研究者们成功开发了基于这一纳米粒子的纸质传感器,可以裸眼检测水中和血清中的铜离子。此外,细胞内铜离子成像以及在黑壳虾和小鼠体内的成像结果表明,这些纳米粒子能够作为体内铜离子识别的诊断剂,对于控制外源性铜离子摄入和监测体内铜离子变化具有重要意义。
逆转铜毒引发的细胞损伤
研究进一步显示,这些仿生纳米粒子不仅能够识别铜离子,还能有效逆转高铜诱导的细胞损伤,恢复细胞活力。通过加速铜的代谢、降低炎症标志物的表达以及修复因铜过量引发的组织损伤,这一成果为应对体内铜离子的异常积累提供了新的思路。
对脑部疾病的潜在应用
作为一项关于铜离子异常积累相关疾病的研究,研究团队通过小鼠脑部的荧光成像发现,聚环糊精具备穿透血脑屏障的能力。这一发现为铜离子异常积累相关的脑部疾病治疗提供了新的可能性,有望在未来的研究中得到进一步应用。
研究成果与支持
该研究的成果以“Chlorella Vulgaris-Inspired Versatile Theranostic Nanoparticles for Specific Recognition and Detoxification to Copper (II) In Vitro and In Vivo”为题,发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持,标志着在铜离子相关疾病的检测与治疗领域迈出了重要一步。
总之,这项研究不仅展示了仿生纳米粒子在铜离子检测与解毒中的广泛应用潜力,还为解决铜离子异常积累问题提供了新的科学依据。这一成果为未来的纳米医学和生物治疗打开了新的大门,值得在相关领域进行深入探索。
2025-01-19
2025-01-19
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