北京什么医院皮炎好 http://pf.39.net/bdfyy/zjft/众所周知，脑胶质瘤被认为是最恶性的肿瘤之一，其血脑屏障(Blood-Brain-Barrier,BBB)本来作为保护中枢神经系统的生物屏障，它却成为阻碍脑胶质瘤诊断和治疗的一个主要因素。理查德·费恩曼在一次题为《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。从分子和原子着手改变和组织分子是化学家和生物学家意欲到达的目标。这将使生产程序变得非常简单，只需将获取到的大量的分子进行重新组合就可形成有用的物体。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”。科幻小说或者科学电影中常描绘纳米机器人进入人体血液中能主动靶向输运、穿越生物屏障、执行细胞手术等生物医学任务的场景。《终结者》是美国著名科幻电影系列，其中最著名的主角就是阿诺德·施瓦辛格扮演的类人仿生机器人T-就是一种人通过在机器人金属骨架上覆盖一层人体皮肤组织而变成具有正常人功能的仿生机器人。借鉴终结者仿生机器人的设计理念，最近，唐本忠院士和深圳先进技术研究院蔡林涛研究员、张鹏飞副研究员和龚萍研究员在《ACSNano》上发表了题为“Natural-Killer-Cell-InspiredNanorobotswithAggregation-InducedEmissionCharacteristicsforNear-Infrared-IIFluorescence-GuidedGliomaTheranostics”的文章，他们采用自然杀伤（NK）细胞膜包裹具有近红外二区荧光性质的聚集诱导发光（AIE）有机半导体骨骼材料，而制造出NK细胞仿生AIE纳米机器人，并且将其应用于脑胶质瘤诊断与治疗。通过NK细胞膜与血脑屏障上的细胞特异性相互作用而打开血脑屏障、调控血脑屏障表皮细胞间的紧密连接（TJs），引发TJs破损和细胞骨架重排，导致细胞间隙增大而形成细胞间“绿色通道”，以帮助自己穿越血脑屏障(图2)；同时，利用NK细胞膜与肿瘤细胞膜表面受体的特异性识别在跨越血脑屏障后富集到脑胶质瘤细胞内，实现高信噪比脑部肿瘤近红外荧光成像。此外，该NK细胞仿生纳米机器人在近红外光照射下产生的热效应极大地抑制了肿瘤的生长，因此，NK细胞仿生纳米机器人在跨越BBB的主动递送药物方面具有巨大应用潜力。图文导读图1.《终结者》电影中的终结者机器人和我们文章中的自然杀伤细胞仿生纳米终结者机器人制造示意图1.NKAIEdots的合成与表征图2．展示仿自然杀伤细胞AIE纳米颗粒(NKAIEdots)的制备、组装过程和NKAIEdots的“智能”调控细胞间的紧密连接(TJs)来跨越血脑屏障(BBB)及其应用于脑瘤靶向诊断和治疗。首先，以双吡啶基[2,1,3]噻二唑（BPT）作为受体，烷基取代（E）-2-（2-（噻吩-2-基）乙烯基）-噻吩（TVT）单元为供体，制备了NIR-II-AIE活性共轭聚合物PBPTV。在nm激光照射下，PBPTV粉末发出非常明亮的NIR-II荧光。PBPTV具有从nm到nm的广泛吸收和AIE特性。以IR-26染料为参比物，在nm激发下，测定了PBPTV的量子产率（QY）为8.6%（在二氯甲烷中），比先前报道的NIR-II发光共轭聚合物亮4倍。图3．PBPTV的光学特性。（A）PBPTV的分子结构。插图显示固体PBPTV的明场和NIR-II荧光图像。（B）在B3LYP6-31G（d）水平上用DFT计算PBPTV的分子构型和HOMO/LUMO轨道。图中还显示了相应的能级。（C）二氯甲烷的紫外吸收光谱。（D）PBPTV在不同正己烷组分（fh）的二氯甲烷/正己烷混合物中的光致发光（PL）光谱。（E）二氯甲烷/己烷混合物的己烷组分（fh）与PBPTV的PL强度图。NKAIEdots通过仿生病毒出芽方式将自然杀伤（NK）细胞的细胞膜包被到PBPTV纳米聚集材料骨架（AIEdots）上，NKAIEdots在-nm范围内有很宽的吸收，最大吸收波长在nm附近。量子产率为7.9%（在水中）。NK膜的复杂性能够得到很好的保留，使NKAIEdots保留了原始自然杀伤细胞的活性。图4．NKAIEdots的制备和表征。NKAIEdots在水里的（A）吸收光谱和（B）PL光谱。插图显示了NKAIEdots在水分散液中的明场照片和NIR-Ⅱ荧光图像。（C）NKAIEdots的DLS测量结果和TEM图像。（D）SDS-PAGE电泳测定的NKAIEdots蛋白质谱。以自然杀伤细胞膜和AIEdots为对照。2.NKAIEdots穿透BBB的机理NKAIEdots通过与BBB上的细胞特异性相互作用，激活细胞内信号通路，从而调控细胞间的TJs松紧度增加BBB通透性形成“绿色通道”，帮助NKAIEdots顺利地穿越BBB。图5．NKAIEdots穿越血脑屏障。（A）自然杀伤细胞穿透血脑屏障（BBB）的方案和原理。（B）免疫印迹结果以证明VLA-4和LFA-1存在NKAIEdots上，以自然杀伤细胞、自然杀伤细胞膜和AIEdots为对照。（C）NKAIEdots的体外穿越BBB效率，与AIEdots和阻断VLA-4和LFA-1的NKAIEdots相比。在用NKAIEdots处理后用免疫荧光染色法检测bEnd.3细胞（D）肌动蛋白应激纤维（ASF）和（E）TJs相关蛋白ZO-13. 体内成像与治疗自然杀伤细胞的肿瘤识别能力与其固有的膜蛋白（NKG2D和DNAM-1）密切相关。NKG2D和DNAM-1都存在NKAIEdots上，这表明了它们潜在的肿瘤靶向能力。研究者采用自行搭建的近红外二区共聚焦成像和流式细胞分析系统在细胞水平对纳米机器人的靶向能力进行了研究，结果表明U-87MG胶质瘤细胞经NKAIEdots与AIEdots处理后相比，用NKAIEdots处理脑胶质瘤细胞的荧光强度是AIEdots处理组75倍。用原位脑胶质瘤模型进行体内近红外二区荧光成像，分别连续监测静脉注射NKAIEdots和AIEdots两组的小鼠荧光信号，在注射后24小时，除肝脏和脾脏外，NKAIEdots和AIEdots均在主要器官中快速代谢。NKAIEdots在脑胶质瘤处具有很强NIR-II荧光信号，而AIEdots组则没有，这表明NKAIEdots由于NK细胞的靶向肿瘤和穿透血脑屏障(BBB)能力而表现出更高的肿瘤靶向性。图6．NKAIEdots的脑肿瘤靶向性。（A）自然杀伤细胞肿瘤靶向方案。（B）NKAIEdots免疫印迹结果证明DNAM-1和NKG2D的存在。（C）与NKAIEdots孵育的U-87MG胶质瘤细胞的NIR-II共聚焦图像。（D）NIR-II流式细胞仪分析NKAIEdots对U-87MG细胞靶向性结果。（E）在nm(45mW/cm2)光照下通过完整头皮和颅骨的无创NIR-II荧光成像结果。（F）nm光照（45mW/cm2）下离体小鼠无颅骨的NIR-II荧光成像结果。由于PBPTV具有强近红外吸收能力，NKAIEdots也可以作为脑胶质瘤治疗的光热剂。NKAIEdots的光热转换效率为45.3%。通过原位脑胶质瘤模型进一步评估了体内脑胶质瘤靶向光热治疗的疗效。在NKAIEdots注射后24小时，在nm激光照射下，其脑胶质瘤处的温度有所提高。然而，对于对照组的脑胶质瘤处温度似乎没有明显的升高。在nm激光照射下NKAIEdots治疗组的小鼠体重下降明显小于其他治疗组，此外，血液生化指标和HE染色结果显示无明显的器官损伤，这表明小鼠能够耐受这种治疗和NK＠AIEdots的生物相容性。图7．NKAIEdots脑胶质瘤体内光热治疗。（A）NKAIEdots用于脑胶质瘤治疗全过程示意图。（B）原位脑胶质瘤光热治疗后不同时间的脑胶质瘤的生物发光成像图。（C）脑胶质瘤部位不同时间点生物发光信号的半定量分析。（D）各组小鼠体重测定。亮点小结综上所述，作者开发了一种具有高NIR-II荧光亮度（QY:水中~7.9%）的仿生自然杀伤细胞AIE纳米机器人。在制备的仿生自然杀伤细胞AIE纳米机器人中，移植了自然杀伤细胞的功能，能够以“自助”的方式高效地跨越BBB和特异性靶向脑胶质瘤。由于PBPTV具有很高的NIR-II发射特性，因此在活体头颅成像中，可以高对比度（T/NT比~60）地诊断脑胶质瘤，并且通过光热治疗能有效地抑制脑胶质瘤的生长。仿自然杀伤细胞纳米机器人为脑部相关疾病治疗提供了高效的穿透BBB给药工具。·特别感谢作者对本文的修正。全文链接：