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[专家学者] 国家纳米科学中心中科院纳米生物效应与安全性重点实验室赵宇亮

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发表于 2017-9-13 10:32:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
赵宇亮,1963年2月出生,籍贯四川南充,研究生学历,博士学位。1985年毕业于四川大学化学系,获学士学位。1985年7月进入中国核动力研究院从事核燃料化学的研究。1989年赴日本原子力研究所进修,1993年考入东京都立大学研究生院,获硕士、博士学位。先后在日本原子力研究所先端科学研究中心,日本理化学研究所(RIKEN)从事研究工作。
    2000年入选中国科学院"引进国外杰出人才(百人计划)",2001年7月起任中科院高能物理所研究员、博士生导师,杰青,973首席科学家,北京大学兼职教授,纳米生物效应与安全性中国科学院重点实验室中国科学院高能物理研究所多学科研究中心副主任。2007年4月兼任国家纳米科学中心主任助理。
    2011年5月担任国家纳米科学中心副主任,研究员,博士生导师。
    2001年回国之前,一直从事放射化学研究,发现了“原子核的变形度的不变性”规律,提出了原子核裂变释放能量的新公式,成功地解释了美国科学家在80年代中期在重核中发现的“Bimodal Fission”现象,用实验证明了低能原子核裂变时存在两条不同途径,揭示了裂变碎片核的质量分布和裂变核的变形度之间的相关性等。
    2001年以来,主要从事纳米材料的生物效应分析和放射化学的研究。在国内率先提出纳米材料生物(健康)效应这个研究方向和学术思想,创建了中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室,开展了系统的研究工作。提出反向应用纳米材料毒理学性质的新思路,发现了肿瘤低毒化疗的纳米材料体系,提出并设计了肿瘤低毒性治疗研究计划,并在开展系统的研究。已发表国际SCI论文167篇,以及中文刊物论文近50篇。并率先将这个新领域的知识体系化,编著了该领域的世界上第一部专著《Nanotoxicology》,2007年在美国出版,主编出版了9部《纳米生物效应》系列丛书,推动了这个新的分支学科在国内外的形成和发展。应邀国际国内邀请学术报告117次。目前担任美国、欧洲7本SCI杂志的副主编及编委。曾担任联合国环境与发展署、欧盟、芬兰,OECD等在纳米安全方面的专家顾问。   

赵宇亮

赵宇亮
姓    名:赵宇亮        
性    别:男
职    务:中心副主任        
职    称:研究员
通讯地址:北京市海淀区中关村北一条11号
邮政编码:100190        
电子邮件:无
      
   研究领域:
纳米生物效应分析,放射化学。如,纳米生物效应与安全性;低毒性肿瘤治疗与诊断纳米药物;低毒性纳米材料的分子动力学设计与表面化学修饰;核能纳米技术。
代表论著:        
1. Zhao YL, Xing GM, Chai ZF. Nanotoxicology: are carbon nanotubes safe?
Nature Nanotechnology, 2008 Apr; 3(4): 191-2.
2 .Liang XJ, Meng H, Wang YZ, He HY, Meng J, Lu J, Wang PC, Zhao YL, Gao XY, Sun BY, Chen CY, Xing GM, Shen DW, Gottesman MM, Wu Y, Yin JJ, Jia L. Metallofullerene nanoparticles circumvent tumor resistance to cisplatin by reactivating endocytosis. Proc Natl Acad Sci USA. 2010 Apr 20; 107 (16):7449-54.
3. Li YY, Zhou YL, Xu DX, Zhao YL, Tang ZY, Nie GJ. Surface chirality-dependent cytotoxicity of glutathione-stabilized quantum dots and its links to autophagy.
Angew Chem Intl Ed. 2011; Doi: 10.1002/anie.201008206.
4. Zuo TS, Sun ZP, Zhao YL, Jiang XM, Gao XY. The big red shift of photoluminescence of mn dopants in strained cds: a case study of mn-doped mns- cds heteronanostructures. J Am Chem Soc. 2010 May 19; 132 (19):6618-19.
5. Gao XF, Wang L, Ohtsuka Y, Jiang D, Zhao YL, Nagase S, Chen ZF. Oxidation unzipping of stable nanographenes into joint spin-rich fragments. J Am Chem Soc. 2009 Jul 22; 131 (28):9663-69.
6. Gao X Y, Xing GM, Yang YL, Shi XL, Liu R, Chu WG, Jing L, Zhao F, Ye C, Yuan H, Fang XH, Wang C, Zhao YL. Detection of Trace Hg2+ via Induced Circular Dichroism of DNA Wrapped Around Single-Walled Carbon Nanotubes. J Am Chem Soc. 2008 Jul 23; 130 (29):9190-91
7. Zhao YL, Chen ZL, Yuan H, Gao XF, Qu L, Chai ZF, Xing GM, Yoshimoto S, Tsutsumi E, Itaya K. Highly selective and simple synthesis of C2m-X-C2n fullerene dimers.
J Am Chem Soc. 2004 Sep; 126 (36):11134-35
8. Wang LM, Liu Y, Li W, Jiang XM, Ji YL, Wu XC, Xu LG, Qiu Y, Zhao K, Wei TT, Li YF, Zhao YL, Chen CY. Selective targeting of gold nanorods at the mitochondria of cancer cells: implications for cancer therapy. Nano Lett. 2011 Feb; 11 (2):772-780.
9. Liu B, Li XY, Li BL, Xu BQ, Zhao YL. Carbon nanotube based artificial water channel protein: membrane perturbation and water transportation. Nano Lett. 2009 Apr; 9 (4):1386-94.
10. Chen CY, Xing GM, Wang JX, Zhao YL, Li B, Tang J, Jia G, Wang TC, Sun J, Xing L, Yuan H, Gao YX, Meng H, Chen Z, Zhao F, Chai ZF, Fang XH. Multi hydroxylated [Gd@C82(OH)22]n nanoparticles: Antineoplastic activity of high efficiency and low toxicity. Nano Lett. 2005 Oct; 5 (10):2050-57.
承担科研项目情况:
科技部973项目 (2011-2015): 重要纳米材料的生物效应机制与安全性评价研究.


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发表于 2018-3-9 09:06:58 | 显示全部楼层
医学纳米机器人肿瘤治疗



《Nature Biotechnology》于2018年3月刊发了国家纳米科学中心聂广军丁宝全和赵宇亮院士课题组与美国亚利桑那州立大学颜灏课题组合作完成的工作(“A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo”, 36: 3, 258-264, 2018)。《Nature Biotechnology》同期以“Smart Cancer Therapy with DNA Origami”为题对该工作进行了专门评述。评述文章认为,中国科学家尝试利用医学纳米机器人治疗肿瘤等恶性疾病,这种新颖的纳米机器人将改变人们对药物输运的传统观念,为更有效的肿瘤治疗提供全新策略。
  国家纳米科学中心团队发展了基于超分子自组装的DNA纳米机器人,用于活体运输凝血酶进行肿瘤治疗。该工作利用DNA折纸术构建智能化的分子机器,通过自组装将“货物”凝血酶包裹在分子机器的内部空腔,使其与外界底物隔绝而处于非活性状态;分子机器两端装载有“雷达”核酸适配体,提供靶向识别和定位功能;当DNA纳米机器人到达肿瘤血管时,纳米机器上的“锁”识别特异标志物而发生结构变化,使得 “锁”从闭合状态变为开启状态,整个纳米机器由管状结构打开变为平面结构,暴露出内部装载的“货物”进而实现诱导栓塞的功能。
  国家纳米科学中心团队在细胞和活体水平分别进行了验证,结果显示这种DNA纳米机器人可以实现凝血酶在活体内的精准运输和定点栓塞,对于包括乳腺原位肿瘤、黑色素瘤、卵巢皮下移植瘤和原发肺部肿瘤在内的多种肿瘤都有良好的治疗效果。由于NDA纳米机器人可以实现精确的肿瘤定位,整个体系有效用量很低;同时DNA纳米机器人还有极好的识别响应功能,仅在肿瘤血管标志物存在时才启动活化凝血酶。这些性质保证了装载有凝血酶的DNA纳米机器人具有极高的特异性,在小鼠模型和迷你猪模型上都表现出良好的安全性。
  这种智能化的DNA纳米机器人有望为肿瘤血供阻断治疗策略提供一种高效低毒的药物新剂型。以其强大的活体运输和响应识别功能,作为智能化的给药平台,进行多种药物的联合高效递送。有望对传统难以成药的物质(如毒素、蛇毒蛋白等)实现有效包载和智能递送,进而推动全新抗肿瘤药物的开发,在纳米药物领域具有广阔的应用前景。
  该工作得到了《Nature Reviews Cancer》(“DNA nanorobots-seek and destroy”)和《Science Translational Medicine》(“Tumor-hunting nanorobots”)的专门评述以及F1000Prime推荐。国家自然科学基金、科技部纳米重点专项和重点研发计划、中国科学院前沿科学重点研究计划、北京市科委科技计划、国家杰出青年基金等对该研究提供了资助。国家纳米科学中心的李素萍、蒋乔、刘少利和张银龙为本文的共同第一作者。

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发表于 2018-8-17 08:03:21 | 显示全部楼层
《先进材料》综述:基于石墨烯的智能响应平台用于癌症综合治疗
近年来,石墨烯基纳米材料因具有较大的比表面积、独特的物理化学性能和良好的生物相容性,在生物医学领域的应用受到了广泛的研究兴趣,特别是在纳米医学领域。石墨烯基纳米材料生物医学应用方向众多,从作为简单的药物输送体系到用于构建多功能癌症诊疗平台,包括光热治疗、光动力治疗、磁热治疗和声动力治疗等。除了这些单一的治疗模式,石墨烯基纳米材料还被广泛用于癌症综合治疗,以达到进一步提高抗肿瘤效果并降低副作用的目的。例如,石墨烯基纳米材料可以被设计成具有多种刺激响应能力的智能纳米载药平台(如图1所示),既可以响应内源性的酸性肿瘤微环境,又可以被外源性的光、磁、超声等物理作用触发,促进药物的定时、定点、定量可控释放,进而实现良好的治疗效果。
近日,来自中国科学院高能物理研究所和国家纳米科学中心的谷战军研究员赵宇亮研究员团队在《Advanced Materials》杂志上系统地概述了石墨烯基纳米材料用于癌症综合治疗的设计原理并总结了相关的最新研究进展、挑战和前景。

石墨烯基纳米材料用于多种刺激响应的癌症综合治疗

石墨烯基纳米材料用于多种刺激响应的癌症综合治疗
图1 石墨烯基纳米材料用于多种刺激响应的癌症综合治疗。(i) 光; (ii) 热; (iii) 电场; (iv) 磁场; (v) 超声; (vi) 酶; (vii) 生物分子; (viii) pH;(ix) 氧化还原过程; (x) 乏氧微环境。
1. 基于石墨烯的癌症综合治疗平台的设计
基于石墨烯的癌症综合治疗平台的设计思路主要是将石墨烯及其衍生物与其他具有诊疗功能的组分通过物理或化学的方法整合为一体以实现多功能性。例如,石墨烯具有独特的sp2杂化晶体结构,使得石墨烯基纳米材料的吸光度从紫外区域延伸到红外区域,从而赋予它们优异的近红外光热转化能力。这种性质不仅可以使石墨烯基纳米材料直接作为高效的光热剂用于肿瘤热消融,还可以用来构建能够响应外源性光、电场等物理刺激的癌症综合治疗平台。此外,石墨烯基纳米材料具有完美的二维层状结构,大的比表面积有利于石墨烯基纳米材料负载其他具有诊疗功能的组分,例如化疗药物、基因、光敏剂分子、造影剂、生物相容性高分子等,还有利于材料与细胞或生物分子的相互作用。另外,石墨烯及其衍生物具有高反应活性的边缘,易于被其他基团功能化。因此,通过利用石墨烯边缘的可修饰性,可以将诸如肽和靶向分子等多种组分缀合至石墨烯上,制备成能够响应肿瘤微环境或细胞内信号的材料体系。
基于不同的物理化学特性和诊疗用途,石墨烯及其衍生物可以被设计制备成为响应外源性和内源性刺激的智能药物控释体系,以用于药物输送和肿瘤综合治疗。一般认为,内源性的刺激作用主要包括pH、H2O2、谷胱甘肽、酶、蛋白受体、乏氧环境等;外源性的刺激作用主要有光、热、磁场、超声等。一方面,这些刺激作用可以直接促进治疗效果。例如,在光热治疗中,外源性的光刺激可以使得肿瘤区域形成过高温环境,促进肿瘤细胞的凋亡。另一方面,这些刺激作用还可以起到协同促进杀伤肿瘤细胞的效果。例如,负载有化疗药物的石墨烯复合物进入肿瘤区域后,内源性的酸性肿瘤微环境可以促进药物的靶向输运,同时外源性的光照产生的热效应可以进一步促进药物释放,实现光热治疗和化疗的协同。
2. 基于石墨烯的癌症综合治疗的研究进展
(1)   基于化疗的综合治疗
许多临床数据显示单一化疗难以根治癌症,其原因主要是由于肿瘤细胞的耐药性和癌症患者的个体差异。近年来,研究表明将多种治疗方法相结合的综合治疗方法可以显著提高化疗的治疗效果。石墨烯基纳米材料因其优异的性能,在肿瘤联合化疗方面取得了可观的进展。
热疗与化疗联合。肿瘤细胞的耐药性是影响化疗疗效的主要障碍。研究表明,热疗可以协同促进化疗的疗效。一方面,光热效应诱导的过高温可以通过增加血液流速和细胞膜通透性来增强药物的细胞摄取。另一方面,过高温可以促进肿瘤部位的药物可控释放。此外,热疗不仅可以直接杀伤肿瘤细胞,还可以干扰DNA的修复,进而增加肿瘤细胞对DNA损伤型化疗药物(例如,阿霉素)的敏感性。而且,这种光触发的药物释放也可以逆转多药耐药机制,如药物外排。因此,利用石墨烯作为药物负载和递送平台,可以将化疗与热疗结合在一起,产生额外的协同治疗效果。
光动力治疗与化疗联合。由于石墨烯基纳米材料具有较大的负载能力,可以共负载化疗药物和疏水性光敏剂分子,用于新型的光动力治疗。光动力疗法是一种非侵入性疗法,主要使用具有适当波长的光作为外源刺激,在目标区域选择性地激活光敏剂,促进单线态氧(1O2)的产生,从而有效杀伤肿瘤细胞。而且,通过化学疗法与光动力疗法相结合,光动力疗法产生的活性氧物质(ROS)可以促进细胞内药物的递送,抑制药物外流;同时,抗癌药物可以改善肿瘤细胞对光动力治疗的敏感性。因此,光动力治疗与化疗联合具有广泛的应用前景。
此外,石墨烯基纳米材料通过负载和连接不同的功能性组分(如药物,基因,靶向分子,Fe3O4),使得其在多药共输运、化学-基因联合治疗、靶向治疗、化学-磁热联合治疗等方面也取得了显著性的进展。这些综合治疗方法不仅改善了化疗的治疗效果,而且大大丰富了以化疗为基础的综合治疗的模式。
(2)   基于热疗的综合治疗
除了在药物输运方面的潜力外,石墨烯基纳米材料的另一个独特优势是它们良好的近红外光吸收和光热转化能力,使得其可以用于肿瘤光热治疗。光热治疗不仅可以杀死对化疗或放疗不敏感的肿瘤细胞,还可以增强瘤内血流量、改善肿瘤的乏氧状态,可以协同改善各种疗法(如光动力治疗、放疗、化疗、基因治疗、免疫治疗等)的疗效。
以热疗和放疗联合为例。乏氧肿瘤微环境被认为能够降低癌细胞对X射线或γ射线的敏感性,导致放疗在治疗乏氧型实体瘤方面疗效不佳。为了解决这一难题,可以先利用具有良好光热转化能力的石墨烯基纳米材料对肿瘤实施光热治疗,然后再接受放射治疗。这是因为热疗产生的过高温可以通过增加瘤内血流来改善肿瘤内的氧含量,而且可以杀伤一些对放射线不敏感的肿瘤细胞。热疗还可以有效抑制由X射线辐射诱导的非致死性损伤修复。因此,建立由放射性同位素和石墨烯组成的光响应平台(例如131I–rGO–PEG),可以将光热治疗与内放射治疗相结合,产生显著的协同抗肿瘤效应。此外,将石墨烯与含高系数金属元素(如Au, W, Bi, Gd, Ta)的纳米材料复合在一起,也可以构建具有协同放疗增敏能力的智能诊疗平台。
(3)   基于声动力治疗的综合治疗
超声是一种机械波,通常用于临床诊断成像和肿瘤治疗。声动力治疗的原理是超声波可以有效地激活超声波敏化剂产生ROS来杀死肿瘤细胞。与利用可见光诱导ROS产生的传统光动力治疗相比,声动力治疗可以穿透更深层次的生物组织。而且,声动力治疗可以通过快速超声能量沉积,将大量的超声波聚焦到目标肿瘤上,以破坏肿瘤血管和肿瘤细胞,同时对周围健康组织造成的损害较小。石墨烯基纳米材料(如石墨烯,GO和rGO)由于具有大的比表面积、很高的导电性以及光热转化能力,目前也被广泛用于提高声动力治疗的疗效。例如,超声波可以激活二氧化钛纳米颗粒产生ROS,但是效率较低。通过将其负载于石墨烯上,利用石墨烯的高导电率分离电子和空穴,并且结合石墨烯在808 nm波长的激光照射下的光热转化来实现热疗协同声动力治疗增强抗肿瘤的效果。

3.未来的挑战和前景
尽管石墨烯基纳米材料在肿瘤综合治疗中的应用已有许多报道并取得了一些令人兴奋的结果(如表1所示),但在动物模型中仅评估了少数纳米复合材料,并且到目前为止它们都没有在临床中得到应用。因此,我们仍然需要做出更多的努力来解决那些阻碍石墨烯临床转化的关键问题。例如需要对这些石墨烯基纳米材料的生物安全性进行系统性评估,提高其生物相容性;另外,应开发出更绿色、更简便的标准化合成方法来生产这些多功能性石墨烯基纳米材料,以满足临床应用的需要。总之,合理设计和构建基于石墨烯的综合治疗体系需要来自癌症生物学、化学、纳米技术、材料科学和药学等不同领域的研究人员合作,共同推动石墨烯基纳米材料的临床转化。
致谢
本工作得到了国家重点基础研究发展计划(No. 2016YFA0201600)、国家自然科学基金(Nos. 51772292, 31571015, 11621505, 11435002,21320102003)、中国科学院前沿科学重点研究项目(No. QYZDJ-SSW-SLH022)、中国科学院青年创新促进会基金(No. 2013007)的资助。
参考文献
Gu Zhanjun, Zhu Shuang, Yan Liang, Zhao Feng, Zhao Yuliang*.Graphene-Based Smart Platforms for Combined Cancer Therapy. Advanced Materials.2018. DOI: 10.1002/adma.201800662
文献链接:
https://doi.org/10.1002/adma.201800662

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发表于 2018-11-25 11:13:05 | 显示全部楼层
赵宇亮Nano Lett.:自适应疏水性纳米凝胶用于程序化抗癌药物递送
对于目前的纳米药物递送系统来说,如何实现长时间循环、增强肿瘤细胞和肿瘤干细胞(CSCs)对药物的吸收和在肿瘤组织有效渗透仍然是其面临的主要挑战。赵宇亮等人介绍了一种基于聚(N-异丙基泪酰胺)的纳米凝胶,这种纳米凝胶具有亲水性,可以延长其血液循环时间。而一旦它们聚集在肿瘤部位,就会对肿瘤细胞外的酸性物质迅速产生疏水反应。纳米凝胶的自适应疏水性有利于其在肿瘤的积累、进而深度穿透肿瘤和被肿瘤细胞和CSCs高效摄取。结合溶酶体pH调节的电荷反转和对氧化还原响应的胞内药物释放能力,纳米凝胶可以从溶酶体中逸出并释放负载的阿霉素。因此,该纳米凝胶也显著提高了阿霉素的体内抗癌效果,并减少了其副作用。这一研究为设计更加安全有效的抗癌药物递送系统提供了新的见解。

自适应疏水性纳米凝胶用于程序化抗癌药物递送

自适应疏水性纳米凝胶用于程序化抗癌药物递送

Yang H,Wang Q, et al. Hydrophobicity-Adaptive Nanogels for Programmed Anticancer Drug Delivery[J]. Nano Letters, 2018.
DOI:10.1021/acs.nanolett.8b03828
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03828

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发表于 2018-11-29 09:06:00 | 显示全部楼层
 2018年11月27日,发展中国家科学院(TWAS)第28届院士大会在意大利开幕。来自20个国家和地区的46位学者新当选TWAS院士,中国科学院院士、国家纳米科学中心赵宇亮研究员及其他13位中国大陆科学家成功当选。4位大陆科学家获得2019年TWAS学科奖,国家纳米科学中心唐智勇研究员获得2019 TWAS化学奖。


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发表于 2018-12-9 09:21:24 | 显示全部楼层
癌症已成为全球范围导致死亡的首要因素,据估计,到2030年全球约有2100多万人罹患癌症。目前,大量的人力和物力已被投入到癌症诊断和治疗的研究中。化疗、分子靶向治疗、基因治疗、放疗、免疫治疗、光治疗、栓塞治疗等多种方法已被广泛应用于癌症的临床治疗。白蛋白结合型紫杉醇(药品名,Abraxane)等药物的临床应用证明了纳米医学作为新兴的诊断和治疗机制,可实现癌症更为高效的治疗,能提高临床效果,减少不良反应。利用有机化合物、蛋白质、脂质、聚合物、无机纳米材料等不同生物相容性材料可制备和灵活设计出多功能高性能的纳米粒,从而满足肿瘤特异性成像和靶向给药要求。

智能纳米药物的诊断与治疗应用

智能纳米药物的诊断与治疗应用


该领域著名专家Sci. China Chem.副主编赵宇亮院士、谭蔚泓院士、顾问编委张希院士以及陈华兵谷战军陈春英陈学思陈小元丁宝全蒋锡群刘刚刘庄聂广军庞代文申有青田华雨王浩许华平杨祥良张先正教授等共同撰写了综述文章”Precise Nanomedicine for intelligent therapy for cancer”,详细总结了肿瘤纳米药物,特别是精准癌症治疗纳米药物领域的最新研究进展(图1),并对未来的发展趋势进行了展望。
参考文献:Chen H, Gu Z, An H, Chen C, Chen J, Cui R, Chen S, Chen W, Chen X, ChenX, Chen Z, Ding B, Dong Q, Fan Q, Fu T, Hou D, Jiang Q, Ke H, Jiang X, Liu G,Li S, Li T, Liu Z, Nie G, Ovais M, Pang D, Qiu N, Shen Y, Tian H, Wang C, Wang H, Wang Z, Xu H, Xu JF, Yang X, Zhu S, Zheng X, Zhang X, Zhao Y, Tan W, Zhang X, Zhao Y. Precise nanomedicine for intelligent therapy of cancer. Sci China Chem, 2018, 61(12): 1503–1552.

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报告人:赵宇亮 院士
国家纳米科学中心
报告时间:2018年12月6日(周四)下午3点30分
报告地点:南开大学中心实验室一楼A102报告厅
赵宇亮院士简介:
      研究员,博导,中国科学院院士,国家纳米科学中心主任,中国科学院高能物理研究所研究员。任国家科技部“国家纳米科技协调指导委员会”专家,国家科技部纳米科技重大研究计划“总体专家组”副组长,中国化学会“纳米化学”专业委员会主任,中国毒理学会“纳米毒理学”专业委员会主任,中国药学会“纳米药物”专业委员会主任。
      1985年毕业于四川大学化学系,1993年日本东京都立大学获博士学位。中科院百人计划,国家杰出青年基金获得者, 973首席科学家,中国科学院纳米重大项目共同首席科学家;中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任。目前主要从事纳米毒理学、纳米药物以及放射化学相关研究。创建了我国第一个“纳米生物效应与安全性”实验室,开创了纳米毒理学领域在我国的起步、形成和发展,同时使中国在该领域成为最具影响力的国家之一。
      获发展中国家科学院(TWAS)化学奖(2016)、国家自然科学二等奖(2012)、中国毒理学杰出贡献奖(2015)、全国优秀科技工作者奖(2016)等奖励。2017年11月,当选中国科学院院士。2018年11月28日,当选发展中国家科学院院士。

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谷战军&赵宇亮Adv. Sci.:近红外光触发纳米材料释放NO用于敏化光热治疗
温和的光热疗法(PTT)是一种新的抗癌治疗策略,但是热分布不均,治疗精度有限,副作用大等问题成为了该领域所面临的严峻挑战。Zhang等人以硫化铋纳米粒子和双N-亚硝基化合物为基础,构建了一种近红外光触发一氧化氮释放的纳米复合材料用于增强温和的光热治疗。在808 nm激光照射下,该纳米材料可同时实现高光热转换和NO的释放。由于NO的存在和BNN-Bi2S3纳米复合材料的温和PTT,可以在体内外表现出显著的抗肿瘤效果。机制研究表明,BNN-Bi2S3产生的NO不仅可以损害肿瘤细胞的原位自噬自修复能力,还可以扩散到周围细胞来增强治疗效果。

近红外光触发纳米材料

近红外光触发纳米材料

Zhang X, Du J F, et al. Effcient NearInfrared Light Triggered Nitric Oxide Release Nanocomposites for Sensitizing Mild Photothermal Therapy[J]. Advanced Science, 2018.
DOI: 10.1002/advs.201801122
https://doi.org/10.1002/advs.201801122

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国家纳米科学中心赵宇亮聂广军李一叶研究员团队合作报道了一种可拓展的星形纳米平台,并将其用于功能和解剖学成像指导的肿瘤光热治疗。作者基于聚多巴胺包覆星形金纳米粒(GNS@PDA),设计了一个简单而功能强大并易于多种功能拓展的纳米诊疗平台,实现了功能和解剖成像指导的肿瘤光热治疗。该纳米平台支持CT/ PAI /双光子荧光/热红外四模态成像,并能进一步拓展成纤维细胞活化蛋白(FAP)激活的NIRFI以及基于Fe3+的MRI进行肿瘤综合诊断。此外,GNS@PDA具有良好的光热性能,可在肿瘤组织高效富集。在多模态成像的精确指导下,GNS@PDA在异种移植小鼠肿瘤模型中实现了对实体瘤(~200 mm3)的光热消融。该研究发展的可拓展纳米平台有望用于癌症的多模态诊疗。相关成果以“An Extendable Star-Like Nanoplatform for Functional and Anatomical Imaging-Guided Photothermal Oncotherapy”发表于知名学术期刊ACS Nano

纳米诊疗平台

纳米诊疗平台


作者成功地制备了一个基于GNS@PDA的多功能纳米平台。该平台具有固有的CT/PA/TPL/IRT和可拓展的FAP激活NIRF以及基于Fe3+的MR成像功能,能够用于癌症的精确诊疗。CT、PA和MR成像显示了详细的肿瘤位置信息,TPL成像验证了GNS@PDA的有效摄取和体内分布,NIRF成像的激活提供了肿瘤的病理信息,IRT成像实时展示了PTT过程中的治疗效应。基于GNS@PDA的精确成像指导和显著热疗效果,仅单次治疗就实现了对肿瘤具有良好耐受的均匀光热消融。上述结果证实了GNS@PDA作为可拓展多功能纳米诊疗平台的良好临床转化潜力。鉴于成像相关金属离子以及肿瘤相关蛋白酶特异性底物的可替换性及多样性,作者认为该工作对于进一步探索基于GNS@PDA的纳米诊疗以及功能和解剖学成像指导的PTT具有重要的借鉴意义。

文献链接:An Extendable Star-Like Nanoplatform for Functional and Anatomical Imaging-Guided Photothermal Oncotherapy(ACS Nano. 2019. DOI:10.1021/acsnano.8b09607)



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发表于 2019-7-1 08:53:32 | 显示全部楼层
6月21日,中国科学院院士赵宇亮受邀来访上海大学,并作题为“纳米材料生物学效应与纳米药物”的学术报告。报告由环化学院院长张勇主持,中国科学院院士刘元方、环化学院党委书记钱冬英、纳米化学和生物学研究所副所长(主持)曹傲能、实验设备处副处长邓小勇及50余名研究生等参加报告会。
报告在与会人员热烈的掌声中开始。赵宇亮院士阐述了纳米技术的发展基础,使大家对纳米技术有了更为清晰的认识。他介绍了纳米材料毒理学和纳米药物,并以深入浅出的方式讲述了纳米材料生物效应的五大普遍规律,包括穿过生物屏障、吸附体内蛋白、合成复合物且易进入细胞、易产生活性氧以及纳米材料在生物体内的去除机理等,使与会成员对纳米材料在体内的作用机理一目了然。报告最后,赵宇亮院士介绍了纳米材料目前在医学上的中重要应用——癌症治疗。通过使用纳米机器人调控恶性肿瘤生长的微环境,使其不再适合肿瘤细胞的生长,从而抑制肿瘤细胞的生长和转移,这是对目前癌症治疗难题的一项重大突破,入选2018年度中国科学十大进展。
报告结束后,刘元方院士发表感言,他对赵宇亮院士多年来在纳米材料领域及新元素发现方面做出的突出贡献高度赞扬,表示其研究领域围绕国家重大需求,立足纳米材料新兴领域,深入探索解决相关领域科学难题的方法与途径,多个学术成果达到国际前沿水平,为引领我国纳米科技发展做出了不懈努力。
最后,张勇院长作总结,赵院士报告内容丰富、精彩生动,不仅为我们讲授了中国纳米科技研究的前沿知识,同时其学术精神与思想也值得每位老师和同学们学习。
本次报告会座无虚席,是一场高屋建瓴的学术盛宴。赵宇亮院士报告聚焦纳米材料领域学术热点与难点,探讨纳米材料国际前沿技术,为传播科学精神、开阔与会人员学术视野、明确未来学术研究方向开辟了新的道路。


赵宇亮简介


赵宇亮,中国科学院院士、国家纳米科学中心主任、中国科学院高能物理研究所研究员。中科院“百人计划”入选者,国家杰出青年基金获得者,“973”首席科学家,中国科学院纳米重大项目共同首席科学家。现担任国家科技部“国家纳米科技协调指导委员会”专家,国家科技部纳米科技重大研究计划“总体专家组”副组长,中国化学会“纳米化学”专业委员会主任,中国毒理学会“纳米毒理学”专业委员会主任,中国药学会“纳米药物”专业委员会主任;代表中国担任联合国UNEP、世界经济合作组织OECD、欧盟EU等著名国际组织的专家或顾问;担任中国、美国、英国、德国5本学术杂志副主编。
1985年四川大学化学系放射化学专业毕业,进入中国核动力研究院从事核燃料燃耗的质谱分析研究工作。1989年到日本原子力研究所进修。在日本东京都立大学获放射化学硕士、博士学位。2001年回国以前,他和日本同事一起发现了113号新元素,这是亚洲科学家第一次对元素周期表中新元素发现做出贡献。
2001年获中科院“百人计划”支持并回国,从核放射化学转入纳米生物分析领域,开辟了纳米材料生物安全性分析的研究方向。创建了中科院纳米生物效应与安全性重点实验室。在世界顶级学术期刊如Nature Biotechnology, Nature Nanotechnology,等发表学术论文480余篇,被引用超过3.1万次(H因子~91),获中国、美国、日本、欧盟的授权发明专利26项。获得TWAS化学奖(2016),国家自然科学二等奖(2012)等奖项,于2014年入选美国汤森路透社的“全球最具影响力的科学头脑”。
2017年11月,当选中国科学院院士。2018年11月,当选发展中国家科学院院士。

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发表于 2019-10-6 11:18:57 | 显示全部楼层
放疗 (radiotherapy, RT) 是最有效和最常用的癌症临床治疗手段之一。然而,在高剂量的电离辐射下,RT 会对肿瘤周围的正常组织造成伤害。受到多功能金属基纳米材料的启发,科研人员们致力于开发含有高原子量金属元素的纳米材料作为放射增敏剂,通过将更多能量施加到肿瘤组织中的做法来增强 RT 的效果并减轻副作用的发生。

金属基纳米材料

金属基纳米材料
      然而,这些金属基纳米材料介导的 RT 是高度依赖 O₂ 的。不幸的是,大多数实体瘤中的 O₂ 浓度水平都较低,严重妨碍了这些纳米材料在室温下的抗肿瘤功效。因此,开发可以作为放射增敏剂的新型金属基纳米材料,从而避免由肿瘤缺氧引起的放射抗性,就成为了非常重要的工作。
       赵宇亮院士、谷战军研究员等总结了用于缺氧肿瘤放疗的金属基纳米材料的最新研究进展,并详细讨论了将这些策略应用在 RT 中的设计思路和作用机理。相关内容以展望论文 (Perspective) 的形式发表在英国皇家化学会旗舰期刊 Chemical Science 上并被入选 2019 ChemSci Pick of the Week。


Strategies based on metal-based nanoparticles for hypoxic-tumor radiotherapy
Chenyang Zhang, Liang Yan, Zhanjun Gu* and Yuliang Zhao*
Chem. Sci., 2019

https://doi.org/10.1039/C9SC02107H

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