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[材料资讯] 梁高林课题组:Nano-CT直接观察细胞内纳米粒子的形成

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发表于 2020-10-27 08:00:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
2020年10月23日,国际著名学术期刊《Science Advances》在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院梁高林教授课题组的研究成果,文章标题为《Directly observing intracellular nanoparticle formation with nanocomputed tomography》。该文章报道了一种含碘小分子在细胞内自组装成富碘纳米粒子的“智能”策略,并用纳米计算机断层扫描(Nano-CT)直接观察到细胞内纳米粒子的形成(Sci Adv, 2020,6, eaba3190. DOI:10.1126/sciadv.aba3190)。

Nano-CT

Nano-CT
        利用小分子前体在细胞内组装成纳米结构是一种智能策略,其在分子影像和药物递送领域显示出很大优势。小分子容易被细胞摄取,但会很快被清除。纳米结构在细胞中保留时间长,但很难被细胞摄取。小分子在细胞内形成纳米结构的“智能”策略,恰好利用了小分子和纳米结构互补的优势。但由于细胞内存在大量的天然纳米结构,迄今为止,如何把人工形成的纳米结构从细胞内的天然纳米结构中区分出来仍然是一个挑战。
       梁高林教授基于本课题组特色的CBT-Cys点击缩合反应,合理设计并合成了含碘小分子4-nitrobenzyl carbamate-Cys(SEt)-Asp-Asp-Phe(Iodine)-2-cyano-benzothiazole (NBC-Iod-CBT)。当NBC-Iod-CBT进入硝基还原酶高表达的癌细胞后,其双硫键被细胞内谷胱甘肽还原、NBC底物被硝基还原酶酶切,生成活泼中间体Cys-Iod-CBT。两个Cys-Ido-CBTs之间立即发生CBT-Cys点击缩合反生成两亲性的环状二聚体Iod-CBT-Dimer,该二聚体可自组装成纳米粒子Iod-CBT-NPs。Nano-CT是一种在完整细胞内观察三维纳米结构的理想技术。其水窗技术可以使未染色的、约10微米厚的冷冻细胞以独特的高对比度和分辨率在其接近原生状态时进行三维成像。因此,细胞内形成的富碘纳米粒子Iod-CBT-NPs可以通过高对比度的Nano-CT直接成像(见下图)。而且,由于不同物质对X射线的吸收能力不同,它们的线性吸收系数值不同,细胞内形成的纳米粒子可以通过其线性吸收系数来进一步确定。梁高林教授发展出来的这种策略有望帮助人们进一步区分细胞内形成的其他人工纳米结构,从而深入了解细胞内纳米结构的形成机制。
       该论文的第一作者为中国科学技术大学化学与材料科学学院博士生张苗苗。梁高林教授为唯一通讯作者。
      该项目研究得到国家杰出青年科学基金、基金委创新研究群体项目以及科技部国家重点研发计划的资助。
      附文章链接: https://advances.sciencemag.org/content/6/43/eaba3190
    (化学与材料科学学院、科研部)


      文章来源:中科大
      梁高林, 男,1972年9月15日出生,江苏兴化人,中国科学技术大学化学系教授,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者。1989年考入南京大学基础学科教学强化部(理科第一名)。1993年获南京大学物理化学专业学士,2002年郑州大学化学工艺专业硕士,2005年复旦大学药物化学专业博士。1993年至2002年,江苏省原子医学研究所助理研究员。2005年9月至2008年1月香港科技大学化学系博士后,导师徐兵教授。2008年1月至2010年5月,美国斯坦福大学医学院博士后,导师饶江洪教授。主要从事分子与细胞显像的研究。2010年3月受聘为中国科技大学化学系教授、博士生导师。迄今为止,在SCI收录期刊上发表论文100余篇。其中大部分在Nature Chemistry, Accounts of Chemical Research, Angewandte Chemie International Edition, Journal of the American Chemical Society, Nano Letters, ACS Nano, Chemical Science, Biomaterials, Analytical Chemistry, Nanoscale, Chemical Communications等国际期刊上发表,论文目前被引用3900余次,H因子30。先后获得国家二类新药证书1项、中国专利7项、世界专利1项,美国专利1项。获“国家杰出青年科学基金”(2017)、安徽省“百人计划”(2012)、安徽省“杰出青年科学基金”(2011)、教育部“新世纪优秀人才支持计划”(2010)等资助。


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