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  近日，中國科學(xué)院過程工程所與清華大學(xué)合作首次證明了二維材料氧化石墨烯能夠與細胞膜形成三明治超級結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)藥物在膜磷脂層內(nèi)的有效運輸，開辟了藥物精準遞送新模式，為生物醫(yī)藥全新劑型的設(shè)計和新型納米粒子的應(yīng)用提供了方向。 

  納微米粒子與細胞間相互作用對其后續(xù)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用至關(guān)重要。中科院過程工程所生化工程國家重點實驗室生物材料與生物劑型課題組的馬光輝研究員和魏煒研究員進行了一系列研究，發(fā)現(xiàn)二維顆粒與傳統(tǒng)顆粒具有截然不同的特殊生物學(xué)效應(yīng)（如：在細胞膜表面通過激活力學(xué)信號實現(xiàn)免疫活化、在細胞內(nèi)限域空間通過折疊形變誘導(dǎo)細胞自噬），通過合理化設(shè)計，可顯著提升疫苗免疫應(yīng)答效果、實現(xiàn)抗腫瘤智能治療及實時診斷。相關(guān)工作相繼發(fā)表于Nature Commun, 2017, 8, 14537；Biomaterials, 2012, 33, 4013; Chem Commun, 2013, 49, 3902；ACS Appl Mater Interfaces, 2015, 7, 5239；Nanoscale, 2015, 7, 19949；ACS Appl Mater Interfaces,  2017, 9, 27396。  

石墨烯-生物膜“三明治”超級結(jié)構(gòu)及其在藥物遞送中的潛在應(yīng)用 

（左）模擬圖；（中）冷凍透射照片；（右）膜間遞送藥物（GO-VTB）的優(yōu)勢結(jié)果

  石墨烯-生物膜超級結(jié)構(gòu)雖然已有預(yù)測，但一直沒有被證實。此次，過程工程所研發(fā)團隊不僅利用冷凍透射等觀察到二維材料氧化石墨烯-生物膜三明治及其形成過程，還揭示了該超級結(jié)構(gòu)對細胞粗糙度、細胞流動性和細胞膜硬度的影響；更重要的是，二維材料氧化石墨烯可以借助該結(jié)構(gòu)使更多藥物進入細胞膜間，實現(xiàn)藥物在膜磷脂雙分子層的快速運動和擴散，遠優(yōu)于脂質(zhì)體對膜特異性藥物的胞內(nèi)遞送效果，顯著增加對癌細胞的殺傷能力。上述三明治結(jié)構(gòu)、膜間擴散動力學(xué)和藥物遞送過程，由清華大學(xué)研究人員進行了全面的計算模擬和機制解析。 

  相關(guān)工作發(fā)表于Science Advances 2019, June 7（eaaw3192），陳鵬宇博士和岳華副研究員為本文第一作者，燕立唐教授和魏煒研究員為通訊作者。該工作得到了基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目以及國家重點研發(fā)計劃項目的支持。 

  文章鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw3192