• 快讯 具有纳米形貌和细胞外蛋白的丝膜可促进角膜上皮伤口愈合

    来源专题:纳米科技
    编译者:郭文姣
    发布时间:2021-04-17
    自然于2021年4月14日发布关于纳米的内容,文章指出角膜伤口的愈合依赖于调节再生细胞迁移和增殖的细胞外基质(ECM)和地形线索。在我们的研究中,将具有2000、1000、800纳米平行脊宽平面或纳米形貌的丝膜与包括I型胶原(collagen I)、纤维连接蛋白、层粘连蛋白和聚d -赖氨酸的ECMs结合,以加速角膜伤口愈合。具有800nm脊宽的丝膜比其他尺寸结构提供了更好的细胞扩展和伤口恢复。用I型胶原蛋白涂覆800 nm的图案丝膜被证明可以最佳地进一步促进小鼠和兔子角膜上皮细胞的生长和伤口恢复。这种增强的细胞反应与黏附灶的分布、大小和总量的增加有关。转录组学和信号通路分析表明丝状地形图通过肌动蛋白成核ARP-WASP复合物通路调控细胞行为,该通路调控丝状伪足的形成。我们进一步探索了这一机制,并发现抑制该通路的关键蛋白Cdc42可延迟伤口愈合,并降低丝状伪足的长度、密度和排列。体内抑制Cdc42可导致受损角膜的再上皮化延迟。我们的结论是,蚕丝膜纳米形貌结合I型胶原形成了比纳米形貌或ECM单独更好的角膜创面修复基质。
  • 快讯 病毒学家开发具有广泛保护性的冠状病毒疫苗

    来源专题:纳米科技
    编译者:郭文姣
    发布时间:2021-04-17
    纳米医学于2021年4月16日发布COVID-19的内容。文章指出关于一种可预防COVID-19病毒和其他冠状病毒的候选疫苗已在早期动物试验中显示出有希望的结果。 候选冠状病毒疫苗是由弗吉尼亚理工大学杰出教授X.J.孟和弗吉尼亚大学健康学院教授Steven L. Zeichner共同研制的,它可以防止猪感染猪冠状病毒,即猪流行性腹泻病毒(PEDV)。 研究人员最近在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现。 弗吉尼亚-马里兰兽医学院生物医学科学和病理生物学杰出教授孟表示:“候选疫苗是使用一种针对冠状病毒高度保守基因组区域的创新疫苗平台开发的。”“新的疫苗平台利用一种基因组减少细菌在其表面表达冠状病毒疫苗抗原。这样的疫苗平台可以在世界各地的现有设施中以较低的成本生产,可以满足大流行的需求。” 他们的冠状病毒疫苗提供了一些优势,可以克服全球疫苗接种工作的主要障碍。这种疫苗很容易储存和运输,即使是在世界上的偏远地区,也可以利用现有的疫苗制造工厂大量生产。 蔡克纳说:“我们的新平台提供了以非常低的成本快速生产疫苗的新途径,这些疫苗可以在世界各地的现有设施中生产,这对应对大流行病特别有帮助。” 一种新的疫苗开发方法 新的疫苗生产平台包括合成指导病毒片段生产的DNA,这些DNA可以指导免疫系统如何对病毒产生保护性免疫反应。 这个DNA被插入到另一个叫做质粒的DNA小圈中,质粒可以在细菌中繁殖。然后,质粒被引入细菌,指示细菌在其表面放置蛋白质碎片。这项技术使用的是常见的大肠杆菌。 一个主要的创新是大肠杆菌的大量基因被删除了。去除细菌的许多基因,包括组成其部分外表面或外膜的基因,似乎能显著提高免疫系统识别并对放置在细菌表面的疫苗抗原作出反应的能力。为了生产疫苗,表达疫苗抗原的细菌只需在发酵罐中培养,就像酿造等常见微生物工业过程中使用的发酵罐一样,然后用低浓度的福尔马林杀死。 灭活的全细胞疫苗目前广泛用于预防霍乱和百日咳等致命疾病。世界上许多低收入到中等收入国家的工厂现在每年生产数亿剂这种疫苗,每剂1美元或更少。他说:“也许有可能让这些工厂生产这种新疫苗。由于技术非常相似,成本也应该相似。” 整个过程,从确定一个潜在的疫苗目标到产生表面有疫苗抗原的基因缺失细菌,可以在两到三周内非常迅速地进行,使该平台成为应对大流行的理想平台。 针对COVID-19 该团队的候选疫苗采取了一种不同寻常的方法,它针对病毒的刺突蛋白的一部分,即“病毒融合肽”,这在冠状病毒中非常普遍。在SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)的许多基因序列中,没有观察到融合肽有任何不同,这些基因序列在大流行期间从世界各地数千名患者身上获得。 “随着各种SARS-CoV-2变种的出现,针对所有冠状病毒保守区域(如融合肽)的疫苗可能会导致广泛保护性候选疫苗。这种疫苗如果成功,将对不同病毒株具有重大价值,”孟说。他同时也是弗吉尼亚理工大学弗拉林生命科学研究所(Fralin Life Sciences Institute at Virginia Tech)新出现的人畜传染病和节肢动物传播病原体中心(Center for Emerging, Zoonotic, and arthroarthroblood Pathogens)的创始主任。 创建他们的疫苗,研究人员使用新疫苗平台,合成DNA的指令,使融合肽和工程细菌蛋白质表面的细菌,有大量的基因移除,然后成长,冠状病毒疫苗灭活细菌的候选人。 孟和蔡克纳研制了两种疫苗,一种用于预防COVID-19,另一种用于预防猪冠状病毒,即PEDV。PEDV和SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)都是冠状病毒,但它们是远亲。与所有冠状病毒一样,PEDV和SARS-CoV-2有许多共同组成融合肽的核心氨基酸。PEDV会感染猪,引起腹泻、呕吐和高烧,已经成为世界各地养猪户的巨大负担。2013年,当PEDV首次出现在美国的猪群中,仅在美国就杀死了数百万头猪。 在猪身上研究PEDV的一个优点是,研究人员可以研究疫苗在其原生宿主(在这种情况下是猪)中对冠状病毒感染提供保护的能力。用于测试COVID-19疫苗的其他模型在非本地宿主(如猴子或仓鼠)或经过基因工程使其感染SARS-CoV-2的小鼠中进行了研究。猪在生理和免疫方面也与人类非常相似——它们可能是除了灵长类动物之外与人类最接近的动物模型。 孟和Zeichner在一些意想不到的结果中发现,PEDV候选疫苗和SARS-CoV-2候选疫苗都能保护猪免受PEDV引起的疾病。这些疫苗没有防止感染,但它们保护猪不出现严重症状,这与用候选COVID-19疫苗对灵长类动物进行测试时的观察结果非常相似。疫苗还使猪的免疫系统对感染产生更强烈的免疫反应。如果PEDV和COVID-19疫苗都能保护猪免受PEDV引起的疾病,并启动免疫系统对抗疾病,那么COVID-19疫苗也可以保护人们免受严重的COVID-19疾病。 下一个步骤 额外的测试,包括人体试验COVID-19疫苗之前,需要通过联邦食品和药物管理局或其他世界各地的监管机构用于人,但合作者满意的早期的成功疫苗研发平台。 孟说:“虽然动物研究的初步结果很有希望,但还需要更多的工作来完善使用不同基因组减少菌株的疫苗平台和融合肽疫苗靶标。”“在猴子模型中测试融合肽疫苗对抗SARS-CoV-2感染也很重要。” 蔡克纳补充说,弗吉尼亚大学和弗吉尼亚理工大学这两所有着著名体育竞争对手的学校之间的合作产生了如此有希望的结果,这让他深受鼓舞。 他说:“如果弗吉尼亚大学和弗吉尼亚理工大学的科学家能够共同努力,尝试做一些积极的事情来应对这种流行病,那么也许整个国家都有希望进行合作。”
  • 快讯 纳米磁magnonic Fabry-Pérot低损耗自旋波操纵谐振器

    来源专题:纳米科技
    编译者:郭文姣
    发布时间:2021-04-17
    自然于2021年4月16日发布关于纳米的内容,文章指出主动控制自旋波在纳米尺度上的传播是超越cmos磁振子计算的必要条件。在这里,我们通过实验演示了可重构自旋波传输在一个以镱为基础的混合材料结构中,该结构作为Fabry-Pérot纳米谐振器工作。磁振子谐振腔是由连续YIG膜与铁磁金属纳米条的动态偶极耦合引起的自旋波色散关系的局域频率下降而形成的。在双分子层区域内,自旋波波长的急剧降低使得可编程控制自旋波在波长的一小部分的长度范围内传播。根据条带宽度,该器件结构提供了完全的非互易性,可调谐自旋波滤波,并且在允许的频率下几乎零传输损耗。我们的结果为实现具有可控输运特性的低损耗镱基磁离子器件提供了一条实用的途径。
  • 快讯 自组装纳米纤维可以防止炎症损伤

    来源专题:纳米科技
    编译者:郭文姣
    发布时间:2021-04-17
    纳米医学于2021年4月14日发布关于纳米纤维的内容,文章指出杜克大学(Duke University)的生物医学工程师已经开发出一种自组装纳米材料,可以通过激活免疫系统中的关键细胞来帮助限制炎症疾病造成的损害。在银屑病小鼠模型中,基于纳米纤维的药物已被证明能像金标准疗法一样有效地减轻炎症损伤。 炎症性疾病,如风湿性关节炎、克罗恩病和银屑病的一个特征就是产生过量的信号蛋白,即引起炎症的细胞因子。最重要的炎症因子之一是一种叫做TNF的蛋白质。目前,治疗这些疾病的最佳方法是使用人造抗体,即单克隆抗体,这种抗体旨在靶向并摧毁肿瘤坏死因子,减少炎症反应。 虽然单克隆抗体能够更好地治疗炎症性疾病,但这种疗法也并非没有缺点,包括成本高和患者需要定期自己注射。最重要的是,这些药物的功效也不均衡,因为它们有时可能根本不起作用,或者最终在人体学会制造抗体来破坏所制造的药物时停止工作。 为了规避这些问题,研究人员一直在探索免疫疗法如何帮助教会免疫系统产生自己的治疗性抗体,从而特别限制炎症。 杜克大学(Duke University)生物医学工程教授乔尔·科利尔(Joel Collier)表示:“我们本质上是在寻找利用纳米材料诱导人体免疫系统成为抗炎抗体工厂的方法。”“如果这些治疗成功,患者需要更少剂量的治疗,这将理想地提高患者的依从性和耐受性。这将是治疗炎症性疾病的一种全新方式。” 在他们4月5日发表在《美国国家科学院院刊》网络版上的新论文中,科利尔和科利尔实验室的研究生凯利·海林(Kelly Hainline)描述了新型纳米材料如何组装成包含特殊蛋白质C3dg的长纳米纤维。这些纤维能够激活免疫系统b细胞产生抗体。 “C3dg是一种你通常会在你的身体里找到的蛋白质,”Hainline说。“这种蛋白质帮助先天免疫系统和适应性免疫系统沟通,因此它可以激活特定的白细胞和抗体,清除受损的细胞,破坏抗原。” 由于蛋白质的能力之间的接口不同的免疫系统,激活细胞的抗体不会引起炎症,研究人员一直在探索如何C3dg可以作为疫苗佐剂,这是一种蛋白质,可以帮助促进所需的目标或病原体的免疫反应。 在他们的新纳米材料中,Hainline和Collier通过将C3dg蛋白的关键片段与TNF的成分编织到纳米纤维中来验证这一想法。C3dg蛋白将触发b细胞产生抗体,而TNF成分将提供抗体需要寻找和破坏的蓝图。 “当Kelly将C3dg蛋白和肿瘤坏死因子的关键部分组装到这些纳米纤维中,她发现有强烈的b细胞反应,这意味着针对肿瘤坏死因子的抗体产量增加,”Collier说。“在标准的小鼠炎症模型中,小鼠会经历一种温度变化,它们的内部温度会下降。但当Kelly给小鼠注射C3dg纳米纤维时,它具有高度的保护作用,小鼠没有出现炎症反应。” 当研究小组在银屑病小鼠模型上测试他们的纳米材料时,他们发现携带C3dg的纳米纤维与单克隆抗体治疗一样有效。由于C3dg通常存在于人体内,所以它不会被抗药物抗体排出体外。 在检查了银屑病模型后,研究小组有了一个惊人的发现——C3dg不仅刺激b细胞中的抗体产生,它也影响了t细胞的反应。 “我们观察到,只含有C3dg成分而不含TNF成分的纳米纤维仍然对我们的模型显示出治疗益处,这令人惊讶。但我认为最重要的发现是,我们发现了一种有益的t细胞反应,这种反应是由你身体中自然存在的一种蛋白质激活的,”Hainline说。“这种反应以前在其他蛋白质上也见过,但我们还没有看到有人使用C3dg产生这种反应的报告。” 下一步,该团队希望进一步探索这种有益的t细胞激活背后的机制。他们还将进行额外的实验,探索类似纳米材料在类风湿性关节炎模型中的反应。 科利尔说:“我们仍在研究这种t细胞反应,我们试图了解它是如何参与其中的。”“最终,我们希望看到C3dg是否可以作为抗炎症的多种不同疗法的通用成分,特别是如果我们可以用不同的目标替换TNF片段。这项工作明确表明,涉及C3dg的纳米材料有必要进一步发展为免疫疗法。”
  • 快讯 单壁碳纳米管中发光sp3缺陷结合构型的合成控制单壁碳纳米管中发光sp3缺陷结合构型的合成控制

    来源专题:纳米科技
    编译者:郭文姣
    发布时间:2021-04-11
    自然于2021年4月09日发布关于纳米的内容,文章指出具有sp3发光缺陷的单壁碳纳米管的可控功能化为其在近红外光谱中作为量子光源创造了潜力。因此,控制它们的光谱多样性至关重要。发射波长是由缺陷的结合构型决定的,而不是附着基团的分子结构。然而,目前的功能化方法产生多种结合构型和发射波长。我们介绍了一种简单的反应方法,在聚合物分选的(6,5)纳米管中只产生一种发光缺陷,这种缺陷比通常获得的结合构型红移更大,且显示更长的光致发光寿命。我们在室温下演示了单光子发射,并将这种功能化扩展到其他聚合物包裹的纳米管,在近红外下进一步发射。由于与各种苯胺衍生物的反应选择性取决于有机碱的存在,我们建议亲核加成作为反应机理。