超顺磁性纳米粒的纳米-生物界面及其对细胞行为的调控

Once nano-biomaterials enter into the body, the first happened thing is the protein adsorption onto the surface to form a new " nano-bio interface", that is, "protein corona", which will endow the materials with a new biological identification in vivo. The project aims to study the superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) controllably modified with the highly ordered three-dimensional branching structure of dendrimers. Take the use of proteomics method, to explore the influence of the modified SPION with different surface groups (charge) or targeting ligands to the chemical composition, content and protein conformation etc. of protein corona, which is formed in cell culture matrix solution, extracellular matrix or plasma protein. And then to study the effect of SPION/corona compounds on the cell adhesion, endocytosis/spit-out, cell labeling efficiency, and the normal function of living cells, and the interactions with the cell receptors. Then further study the impact of SPION biological distribution in vivo. The implementation of the project will be in-depth understanding the nano-bio interface (protein corona) and its interaction with cells, which will provide more guidance for the diversified SPION surface modification, and to accelerate a variety of clinical applications, and to contribute to early disease diagnosis, treatment, and tissue repair.

纳米生物材料进入体内后将首先吸附蛋白，在其表面形成新的"纳米-生物界面"即蛋白晕，使其获得新的生物学身份。本项目旨在研究具有高度有序的三维支化结构的树枝状大分子可控修饰超顺磁性四氧化三铁纳米粒（SPION），运用蛋白质组学的方法探索带有不同表面基团（电荷）和靶向配体的SPION对在体外细胞培养基、细胞外基质和血浆中形成的蛋白晕组成、含量及蛋白构象的影响，进而研究SPION/蛋白晕纳米复合物对细胞的粘附、胞吞/胞吐途径、细胞标记效率及活体细胞正常机能的影响，探索蛋白晕在SPION胞吞过程中与细胞受体的相互作用，并进一步研究其对SPION生物分布的影响。项目的实施将为深入理解和认知纳米-生物界面（蛋白晕）及其与细胞相互作用，指导更为成熟和多元化的SPION表面修饰，使其在生理环境中更好地发挥生物功能，获得更佳的生物相容性，加快推进多种临床应用，为疾病的早期诊断、治疗以及组织修复做出贡献。

纳米生物材料进入体内后将首先吸附蛋白，在其表面形成新的“纳米-生物界面”即蛋白晕，使其获得新的生物学身份。本项目旨在研究经可控表面修饰后的SPIO在不同的生物流体中所形成的蛋白晕组成、含量及蛋白构象的影响，进而研究SPION/蛋白晕纳米复合物对细胞的粘附、胞吞/胞吐途径、细胞标记效率及活体细胞正常机能的影响规律。经过4年的项目实施，建立了具有特定表面SPION 与不同代数肽类树状大分子可控偶联，以及生物活性分子可控修饰的技术与方法；阐明了在有无磁场作用下SPION 的表面特性对蛋白晕的形成与功能的影响因素、规律、作用机理；揭示SPION/蛋白晕纳米复合物与细胞相互作用的机理以及相应的有效调控技术；建立通过分子设计合成具有生物功能性和生物相容性的SPION 新技术、新方法与设计原理，为拓展磁性纳米生物材料在生物医学中的应用奠定基础。项目的实施将为深入理解和认知纳米-生物界面（蛋白晕）及其与细胞相互作用，指导更为成熟和多元化的SPION表面修饰，使其在生理环境中更好地发挥生物功能，获得更佳的生物相容性，加快推进多种临床应用，为疾病的早期诊断、治疗以及组织修复做出贡献。同时，已在Small，Nanoscale等国际知名学术期刊上发表15篇高水平的 SCI 源刊学术论文，以及3项国家发明专利，培养了1名创新型优秀学术骨干，并成功晋升副研究员，以及8名硕、博士研究生（含联合培养），毕业5人。