《细胞内构建具有多种生物功能的多肽纳米结构》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2017-11-13
  • 生物建筑学和生物界面的拓扑结构在维持器官、组织、细胞外基质和细胞的正常功能方面起着重要作用。深入了解自然的自我组装机制和模仿功能结构,为我们人为地控制天然程序集和它们的生物功能提供了机会。本文报道了一种细胞内酶催化聚合方法,用于高效合成多肽和原位构建拓扑控制的纳米结构。我们揭示多肽的相位行为和拓扑结构被编码成单核多肽序列。其次,我们阐明了在生物条件下聚合动力学与温度依赖性拓扑转换之间的关系。重要的是,线性生长的弹性多肽是生物相容的,聚合成纳米粒子,具有重要的分子积累和保留作用。然而,具有热诱导多向牵引的三维凝胶状结构会干扰细胞fates。这些发现使我们可以利用新的纳米材料在生物医学应用的生活科目。

    ——文章发布于2017年11月02日

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  • 《新纳米芯片可对体内细胞进行重新编程进而执行不同功能》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2021-12-09
    • 由印第安纳大学(IU)医学院的ChandanSen领导的一个研究小组近期正在将一个新纳米芯片设备从原型阶段移出。据悉,该设备可以将体内的皮肤细胞重新编程,成为新的血管和神经细胞。 在过去20年中,更令人瞩目的医学发展之一是能将特化的成人细胞并还原成胚胎组织中的那种非特化干细胞。这些干细胞具有巨大的治疗潜力,因为它们随后可以被诱导生长为各种细胞、组织和(最终)器官且跟患者完全相容,另外还能消除掉组织排斥或寻找捐赠者的问题。 然而不幸的是,这样做需要复杂的实验室程序,并且跟许多替代方案一样,这会引起某些风险,包括产生癌细胞。相反,我们需要一个更简单的系统,这不需要干细胞变态所需的精心步骤。 IU的方法是放弃实验室,转而利用一种称为组织纳米转染的技术来将人体变成自己的细胞程序员。这使用了一个硅纳米芯片,该芯片已被印刷成包括以微针阵列为终点的通道。芯片的顶部是一个长方形的货物容器,里面装有特定的基因。 在聚焦电荷的推动下,这些基因被引入到活体组织的所需深度并改变细胞,进而将该位置转化为一个小小的生物反应器,该反应器则可以将细胞重新编程为不同种类的细胞或多细胞结构如血管或神经,而这一切无需复杂的实验室技术或危险的病毒转移系统。一旦生产出来,这些细胞和组织可以帮助修复局部或身体其他部位的损伤,包括大脑。 来自印第安纳州再生医学和工程中心主任Sen表示:“这种小型硅芯片实现了纳米技术,它可以改变活体部分的功能。如如果某人的血管因为交通事故而受损,他们需要血液供应,我们不能再依靠原有的血管,因为那已经被压碎了,但我们可以将皮肤组织转化为血管,拯救处于危险中的肢体。” 这项技术已经开发了5年多,IU团队现在正专注于超越原型设计从而使纳米芯片成为可用于临床的实际问题。这包括确保明年获得美FDA的批准,这将为人们的临床研究开辟潜力。民用和军用医学的潜在应用则包括修复中风造成的脑损伤或逆转糖尿病造成的神经损伤。 “这是关于芯片的工程和制造,”Sen说道,“芯片的纳米制造过程通常需要五到六天,在这份报告的帮助下,任何熟练的人都可以实现。”
  • 《新型纳米马达不会损伤细胞组织,纳米机器人又前进一步》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2018-05-21
    • "纳米机器人"是机器人工程学的一种新兴科技,纳米机器人的研制属于"分子纳米技术(Molecular nanotechnology,简称MNT)"的范畴。 它根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的"功能分子器件"。 纳米机器人的设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子机器人,也称纳米机器人。 合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计,开发"在体"或"湿"的生物计算机或细胞机器人,从而产生了另种方式的纳米机器人技术。 1959 年率先提出纳米技术的设想是诺贝尔奖得主理论物理学家理查德.费曼。他率先提出利用微型机器人治病的想法。用他的话说,就是"吞下外科医生"。理查德·费恩曼在一次题目为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出:将来人类有可能建造一种分子大小的微型机器,可以把分子甚至单个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质,这意味着人类可以在最底层空间制造任何东西。 据悉,纳米机器人研究又有了新进展,《先进材料》(Advanced Materials)近期发表文章介绍了一种新型的纳米马达,该马达采用磁场控制螺旋纳米结构,在细胞内运动时不会伤到细胞组织,这是此技术最大的亮点。 纳米马达由生物大分子构成,利用化学能进行机器做功,研究人员将新研发的螺旋纳米马达放入活细胞中,并引导其追踪两个字母——「N」和「M」。 研究人员在显微镜下将细胞放入磁圈内。然后,通过旋转磁场,他们能够控制和追踪细胞内纳米马达的运动轨迹。 据了解,此项目目前还处于初始阶段,研究人员希望未来使用此技术进行靶向药物输送、纳米传感和纳米手术。 纳米机器人在体内其实充当了搬运工角色。与细胞同等大小的纳米机器人可以进入医疗器械难以到达的地方,然后抓住变异细胞并将其杀死。之后,纳米机器人继续在体内巡逻,寻找细菌、病毒和变异的细胞,一段时间后,它们觉得已经没问题了,就会降解融入血液之中。 虽然听起来很科幻,但美国科学家寓言,2030 年就可以实现上述功能。当然,纳米机器人也有不好的一面。比如生产一辆汽车,需要数亿个以 100 亿为单位的纳米机器人。目前没有一个工厂能生产那么多的纳米机器人。 但是事物总有两面性,也有人担忧一旦这些纳米机器人失去控制会对人体造成伤害,是不是还会加重癌细胞扩散。? 这种质疑也有道理,不过科技总是在超前发展,一个新生事物只有安全性得到保障时才会被人们接受,从而得到广泛应用。据了解,该纳米机器人已经完成了动物实验,预计五年内便可进行临床试验。 来源:微信公众号“IEEE电气电子工程师学会”