纳米材料对生物凝聚态的调控
发布时间：2021-07-22 10:32
生物大分子的凝聚态及其动态变化过程涉及许多重要的生理及病理过程,如凝血现象与阿尔茨海默病。对上述生物凝聚态过程进行研究,发展对这些凝聚态过程的调控方法,进而发展相应的疾病诊断治疗新策略,具有非常重大的意义。纳米技术基于原子或分子组装可构建出新型的纳米功能器件或具有新颖生物效应的纳米材料,为解决生物医学领域的重大问题提供了强有力的研究手段。利用一系列的纳米材料可以发展对生物凝聚态的调控新方法,通过控制肿瘤血管凝血和制备纳米抗凝剂等实现对于凝血过程的调控,通过识别、结合、调控淀粉样蛋白及其聚集状态,实现阿尔茨海默病的诊断与治疗。对于生物凝聚态及其调控进行详细的研究,有望为开发新一代纳米药物提供新思路与新途径。
【文章来源】：化学进展. 2020,32(08)北大核心SCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
DNA分子机器用于负载凝血酶即活体肿瘤治疗［29］
血栓溶解等生理动态过程。阿尔茨海默病患者脑内β淀粉样蛋白(amyloid-β，Aβ)沉积则是其标志性的神经病理学特征之一。1.1凝血现象凝血现象指在机体受到损伤后，血液流动受阻，由液体状态形成凝血斑块的现象，是生理性止血的重要环节［1］。其过程是一系列细胞和生物大分子凝聚态动态变化的过程:血管破损刺激产生出凝血因子，血小板栓(Plateletplug)的启动和形成，凝血级联放大导致的凝血斑块形成(即形成不可溶的纤维蛋白凝胶网Fibrinclot);而抗凝血酶机制导致的凝血终止，以及纤维蛋白溶解导致血栓去除(如图1)。凝血斑块的形成涉及一系列重要的细胞和生物图1凝血现象及其动态过程Fig．1Coagulationprocess化学分子事件［1，2］。凝血瀑布模型约在1960年首次提出，模型中指出凝血过程能够被两种通路(外源性和内源性通路)分别激活。启动外源性通路需要血浆暴露于组织因子(TF，也称促凝血酶原、凝血因子Ⅲ或CD142)中，组织因子通常存在于血管外组织，即在血液外部。而内源性的激活方式则依赖于多种存在于血液内部的因子;在血浆与许多人工表面(如高岭土、微粉硅等)接触时也会激活内源性通路。一旦凝血过程被上述任意一个通路激活，单一凝血因子便可以在凝血级联或“瀑布”被顺序的放大激活。凝血酶(Thrombin)又称凝血因子IIa，是机体凝血系统的一种关键酶，是凝血瀑布级联中的核心。它一方面可直接作用于血液中的纤维蛋白原，使之转变为纤维蛋白，形成纤维蛋白凝胶，另一方面则通过受体介导途径诱导血小板活化，活化的血小板发生聚集，在纤维蛋白凝胶网的作用下形成血小板血栓，之后血液中其他有形成分的加入导致稳定血栓的形成。因此，凝血酶在不需要其他众多凝血因子参与的情况下，可快速而高效的诱导血栓的
β42斑块(AD的病理学标志之一)。Aβ聚集起始于海马(Hippocampus)和内嗅皮层(Entorhinalcortex)，而这些Aβ的聚集导致了一系列的炎症反应。虽然具体过程仍尚未定论，但这些事件仍导致了tau蛋白(一种微管相关蛋白)的聚集和异常磷酸化、神经纤维缠结(Neurofibrillarytangles，NFTs)。此外，神经原纤维缠结中磷酸化tau蛋白的细胞内沉积还导致进行性细胞骨架变化，破坏轴突运输。由此受损的神经元和突触则功能失调、死亡，进而导致炎症反应，神经元和突触进一步的功能损伤和退行性病变导致病人认知功能下降与逐渐失能(如图2所示)。目前对于AD的治疗策略是姑息性的，如使用图2淀粉样蛋白假说Fig．2Theamyloidhypothesis乙酰胆碱酯酶抑制剂(Acetylcholinesteraseinhibitors，AChEIs)抑制胆碱(Acetylcholine，Ach)降解，维持神经传导水平，且仅在病人认知能力和运动功能继续退化之前的短期内控制症状。然而，这种治疗方法最终还是会失效，病人最终认知功能还是逐渐下降，导致失能［8］。目前，发展有力的治疗手段仍然面临着极大的挑战，对疾病产生机制的透彻认识将有助于发展针对性的治疗策略。目前对于AD治疗的另一问题是，病理学事件在疾病确诊之前就已经开始，在此时进行干预可能会阻止进一步的退行性变化，因此发展准确的早期检测方法至关重要。同时，AD是脑部疾病，还需解决跨血脑屏障(Blood-brainbarrier，BBB)的药物递送问题［9］。2对生物凝聚态具有调控作用的纳米材料基于原子或分子组装，纳米技术可构建出新的纳米功能器件或具有新生物效应的纳米材料，并在纳米尺度上对物理、化学、材料和生命科学等提供新的研究视角和技术手段［10～13］。近年来，纳米材料和医学技术快速发展，为解决生物医学领域的重大?
本文编号：3296984
【文章来源】：化学进展. 2020,32(08)北大核心SCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
DNA分子机器用于负载凝血酶即活体肿瘤治疗［29］
血栓溶解等生理动态过程。阿尔茨海默病患者脑内β淀粉样蛋白(amyloid-β，Aβ)沉积则是其标志性的神经病理学特征之一。1.1凝血现象凝血现象指在机体受到损伤后，血液流动受阻，由液体状态形成凝血斑块的现象，是生理性止血的重要环节［1］。其过程是一系列细胞和生物大分子凝聚态动态变化的过程:血管破损刺激产生出凝血因子，血小板栓(Plateletplug)的启动和形成，凝血级联放大导致的凝血斑块形成(即形成不可溶的纤维蛋白凝胶网Fibrinclot);而抗凝血酶机制导致的凝血终止，以及纤维蛋白溶解导致血栓去除(如图1)。凝血斑块的形成涉及一系列重要的细胞和生物图1凝血现象及其动态过程Fig．1Coagulationprocess化学分子事件［1，2］。凝血瀑布模型约在1960年首次提出，模型中指出凝血过程能够被两种通路(外源性和内源性通路)分别激活。启动外源性通路需要血浆暴露于组织因子(TF，也称促凝血酶原、凝血因子Ⅲ或CD142)中，组织因子通常存在于血管外组织，即在血液外部。而内源性的激活方式则依赖于多种存在于血液内部的因子;在血浆与许多人工表面(如高岭土、微粉硅等)接触时也会激活内源性通路。一旦凝血过程被上述任意一个通路激活，单一凝血因子便可以在凝血级联或“瀑布”被顺序的放大激活。凝血酶(Thrombin)又称凝血因子IIa，是机体凝血系统的一种关键酶，是凝血瀑布级联中的核心。它一方面可直接作用于血液中的纤维蛋白原，使之转变为纤维蛋白，形成纤维蛋白凝胶，另一方面则通过受体介导途径诱导血小板活化，活化的血小板发生聚集，在纤维蛋白凝胶网的作用下形成血小板血栓，之后血液中其他有形成分的加入导致稳定血栓的形成。因此，凝血酶在不需要其他众多凝血因子参与的情况下，可快速而高效的诱导血栓的
β42斑块(AD的病理学标志之一)。Aβ聚集起始于海马(Hippocampus)和内嗅皮层(Entorhinalcortex)，而这些Aβ的聚集导致了一系列的炎症反应。虽然具体过程仍尚未定论，但这些事件仍导致了tau蛋白(一种微管相关蛋白)的聚集和异常磷酸化、神经纤维缠结(Neurofibrillarytangles，NFTs)。此外，神经原纤维缠结中磷酸化tau蛋白的细胞内沉积还导致进行性细胞骨架变化，破坏轴突运输。由此受损的神经元和突触则功能失调、死亡，进而导致炎症反应，神经元和突触进一步的功能损伤和退行性病变导致病人认知功能下降与逐渐失能(如图2所示)。目前对于AD的治疗策略是姑息性的，如使用图2淀粉样蛋白假说Fig．2Theamyloidhypothesis乙酰胆碱酯酶抑制剂(Acetylcholinesteraseinhibitors，AChEIs)抑制胆碱(Acetylcholine，Ach)降解，维持神经传导水平，且仅在病人认知能力和运动功能继续退化之前的短期内控制症状。然而，这种治疗方法最终还是会失效，病人最终认知功能还是逐渐下降，导致失能［8］。目前，发展有力的治疗手段仍然面临着极大的挑战，对疾病产生机制的透彻认识将有助于发展针对性的治疗策略。目前对于AD治疗的另一问题是，病理学事件在疾病确诊之前就已经开始，在此时进行干预可能会阻止进一步的退行性变化，因此发展准确的早期检测方法至关重要。同时，AD是脑部疾病，还需解决跨血脑屏障(Blood-brainbarrier，BBB)的药物递送问题［9］。2对生物凝聚态具有调控作用的纳米材料基于原子或分子组装，纳米技术可构建出新的纳米功能器件或具有新生物效应的纳米材料，并在纳米尺度上对物理、化学、材料和生命科学等提供新的研究视角和技术手段［10～13］。近年来，纳米材料和医学技术快速发展，为解决生物医学领域的重大?
本文编号：3296984
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