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仿生纳米颗粒在纳米医学中的综合评述

期刊:journal of thermoplastic composite materialsDOI:10.1177/08927057241264464

这篇文档属于类型b,即一篇综述性科学论文。以下是对该文档的学术报告:

作者及发表信息

本文的主要作者包括Eliasu Issaka、Blessing Tornyeava、Enock Adjei Agyekum、Michael Enyan、Jesse Nii Okai Amu-Darko和Hither Tariro Chimuza。他们分别来自英国伯明翰城市大学(Birmingham City University)、中国江苏大学(Jiangsu University)、中国大连医科大学(Dalian Medical University)等机构。本文发表于2025年的《Journal of Thermoplastic Composite Materials》第38卷第4期。

主题与背景

本文的主题是“仿生纳米颗粒(Biomimetic Nanoparticles, Biom NPs)在纳米医学(Nanomedicine, Nanomed)中的全面综述”。仿生纳米颗粒是一种结合了人工材料优势和自然生物系统功能的创新策略,广泛应用于疾病管理、药物递送、癌症治疗等领域。尽管该领域取得了显著进展,但仍存在许多挑战,如设计优化、稳定性提升以及临床应用中的局限性。本文旨在通过综述仿生纳米颗粒的合成方法、与人体细胞、组织和器官的协同作用,以及其在伤口愈合、靶向药物递送、癌症治疗、骨再生等方面的应用,填补现有知识空白,并为未来的研究提供指导。

主要观点及论据

1. 仿生纳米颗粒的合成方法

仿生纳米颗粒的合成方法主要包括利用生物模板(如病毒或细胞膜)引导纳米颗粒的形成,以及通过分子自组装技术制备纳米颗粒。这些方法能够精确控制纳米颗粒的尺寸、形状和表面特性,从而优化其在生物医学应用中的性能。例如,细胞膜伪装的纳米颗粒(Cell Membrane-Camouflaged Nanoparticles, CM NPs)结合了细胞膜的天然功能和合成纳米材料的工程特性,能够有效递送治疗剂并延长血液循环时间。此外,磁性仿生纳米颗粒(Magnetic Biomimetic Nanoparticles, MBiom NPs)因其可扩展性和化学修饰能力,在癌症诊断和治疗中展现出巨大潜力。

2. 仿生纳米颗粒与人体细胞、组织和器官的协同作用

仿生纳米颗粒通过模拟生物系统的物理或功能特性,能够与人体细胞、组织和器官产生协同作用。例如,它们能够运输不溶于液体的药物,防止药物过早释放,并改善药物的生物分布和药代动力学特性。纳米颗粒的小尺寸使其能够被动靶向肿瘤组织,减少对正常组织的毒性。此外,仿生纳米颗粒还可以通过修饰表面特性,增强与细胞受体的相互作用,从而提高药物的细胞内递送效率。

3. 仿生纳米颗粒在伤口愈合中的应用

仿生纳米颗粒在伤口愈合中展现出显著潜力,尤其是在刺激组织再生、减少炎症和预防感染方面。例如,血小板膜伪装的纳米颗粒能够靶向炎症损伤部位,加速伤口愈合。此外,硒纳米颗粒(Selenium Nanoparticles, SeNPs)具有抗炎和抗菌作用,能够通过破坏细菌膜促进伤口愈合。这些研究表明,仿生纳米颗粒在临床伤口护理中具有广泛的应用前景。

4. 仿生纳米颗粒在靶向药物递送中的应用

仿生纳米颗粒是递送治疗剂(如药物、基因和蛋白质)的理想载体。它们能够避免免疫检测,延长血液循环时间,并提高靶向效率,从而减少脱靶效应。例如,聚乙二醇化(PEGylated)纳米颗粒能够通过溶剂共沉淀法制备,用于系统性药物递送。此外,红细胞膜伪装的纳米颗粒在癌症治疗中展现出优异的靶向性和药物释放性能。

5. 仿生纳米颗粒在骨再生中的应用

仿生纳米颗粒在骨组织工程中具有重要作用,尤其是在模拟天然细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)和促进骨细胞相互作用方面。例如,多巴胺(Polydopamine, PDA)涂层的骨支架能够刺激骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells, BMSCs)的增殖和成骨分化,从而加速骨缺损的修复。此外,生物矿化技术能够通过控制纳米级矿化过程,制备具有骨再生功能的仿生材料。

6. 仿生纳米颗粒在癌症治疗中的应用

仿生纳米颗粒在癌症治疗中展现出巨大潜力,尤其是在靶向药物递送和免疫调节方面。例如,胰腺癌细胞膜伪装的纳米颗粒能够通过同源归巢效应,将药物精确递送至肿瘤组织,减少对正常组织的毒性。此外,仿生纳米颗粒还能够通过递送免疫调节剂,增强抗肿瘤免疫反应,从而提高癌症免疫治疗的效果。

7. 仿生纳米颗粒在诊疗一体化(Theranostics)中的应用

仿生纳米颗粒能够将治疗和诊断功能整合在一个平台上,实现疾病的实时监测和靶向治疗。例如,磁性仿生纳米颗粒结合荧光染料或放射性核素,能够实现双模态成像(如磁共振成像和正电子发射断层扫描),从而提供互补信息,优化肿瘤可视化和治疗反应监测。此外,光热和光动力双模态治疗的仿生纳米颗粒在猴痘(Monkeypox)治疗中展现出显著的病毒清除效果。

论文的意义与价值

本文通过全面综述仿生纳米颗粒在纳米医学中的应用,填补了该领域的知识空白,并为未来的研究提供了重要指导。本文不仅详细阐述了仿生纳米颗粒的合成方法、与人体系统的协同作用,还深入探讨了其在伤口愈合、药物递送、癌症治疗、骨再生和诊疗一体化中的具体应用。这些内容为研究人员提供了全面的研究框架,有助于推动仿生纳米颗粒在临床医学中的转化应用。

亮点

本文的亮点在于其系统性和前瞻性。它不仅总结了仿生纳米颗粒的最新研究进展,还提出了该领域未来的研究方向,如优化纳米颗粒的设计、提升其稳定性和靶向性,以及解决临床应用中的伦理和成本问题。此外,本文还介绍了多种新型仿生纳米颗粒的合成方法和应用案例,为相关研究提供了宝贵的参考。

通过这篇综述,研究人员可以更好地理解仿生纳米颗粒在纳米医学中的潜力,并为未来的研究和临床应用奠定坚实的基础。

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