頂刊動態 | Nature Materials/ACS Nano期刊生物材料學術進展匯總（5.20-5.27）

1、Nature Materials：由雙曲超材料構成的極度靈敏生物傳感器

圖1 超材料的構成

等離子體生物傳感器能實時的探測到某些生物分子，可以用在醫學研究和疾病診斷上，但是它們無法探測到高度稀釋溶液中的低分子量（<500Da）生物分子。

最近美國西儲大學的Kandammathe Valiyaveedu Sreekanth等人用雙曲超材料（這種超材料由Au和Al2O3薄膜交替組成）制備了一個小型的等離子體生物傳感器，成功地探測到了高度稀釋溶液中分子量為244Da的生物分子。

文獻鏈接：Extreme sensitivity biosensing platform based on hyperbolic metamaterials（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4609）

2、ACS Nano：介孔WO3納米纖維探測呼出氣體中的生物標志物

圖2 在去鐵鐵蛋白中生成催化性納米粒子的示意圖

通過分析呼出的氣體來進行疾病診斷已經被越來越重視，因為它對人體無害且無需對操作人員進行長期培訓。但是由于人類呼出的氣體非常潮濕且含有的分子種類非常多，對某種分子進行選擇性探測變得非常困難。

最近韓國先進科技學院的Sang-Joon Kim等人先在去鐵鐵蛋白的空腔內生成有催化性的納米粒子（Pt、 Pd和 Rh），然后再將這種蛋白分散在含W前驅體的紡絲液中進行靜電紡絲，最后將紡絲所得的纖維進行煅燒得到了WO3納米纖維。這種纖維含有介孔并且催化性納米粒子這它里面是均勻分散的，因此探測的靈敏度很高，他們用這種纖維探測到了人類呼出氣體中含量很少的丙酮、甲苯和硫化氫等氣體。

文獻鏈接：Mesoporous WO3?Nanofibers with Protein-Templated Nanoscale Catalysts for Detection of Trace Biomarkers in Exhaled Breath（ACS Nano，2016，DOI: 10.1021/acsnano.6b01196）

3、Nature Materials：內部建有血管系統的可生物降解支架

圖3 含有血管的“組織”

目前很多人體組織都可以在體外培養，但是由于復制組織中的血管系統非常困難，所以只有非常薄的組織才能被成功移植到人體內。

最近加拿大多倫多大學的Boyang Zhang等人用有特定圖案的聚合物薄片組合成了三維血管系統，然后再“注入”細胞就得到了各種組織。他們用這種方法得到的肝臟和心臟組織中的血管能運輸相關的治療藥物，并且很容易將血管與小鼠組織中的血管接和。這種支架有望于用在組織再生方面。

文獻鏈接：Biodegradable scaffold with built-in vasculature for organ-on-a-chip engineering and direct surgical anastomosis（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4570）

4、Nature Materials：能在線監測和調節組織功能的心臟補丁

圖4 心臟補丁的結構示意圖

心臟補丁一般通過在多孔的支架上生長心肌細胞來獲得，但是這種補丁不能監測自身性能的好壞，也不能通過外部刺激來激活它的某些功能。

最近以色列臺拉維夫大學的Ron Feiner等人制備了一個包含導電網絡的心臟補丁，這種補丁里面有很多自由站立的電極，并且在指定的電極上還有電活性聚合物（里面包含有治療藥物）。這種補丁能夠監測自身心肌細胞的電學信號，并且能夠在需要的時候提供電刺激和治療藥物，因此有望應用于控制治療和心臟功能調節方面。

文獻鏈接：Engineered hybrid cardiac patches with multifunctional electronics for online monitoring?and regulation of tissue function（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4590）

5、Nature Materials：順磁性氟化納米乳化液應用于核磁共振成像

氟原子核是核磁共振成像（MRI）常用的原子核，由于人體內氟的含量很低，所以用它來成像能得到很高的信噪比。

最近美國加州大學的Alexander A. Kislukhin等人制備了一種全氟化碳基的納米乳化液，并且用不同的過渡金屬和鑭系金屬離子使其金屬化。這種乳化液中原子核的T1弛豫時間縮短，大大提高了成像的速率和信噪比，使其能夠對細胞進行探測。

文獻鏈接：Paramagnetic fluorinated nanoemulsions for sensitive cellular fluorine-19 magnetic resonance?imaging（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4570）

6、Nature Materials：DNA框架在自組裝三維晶格方面的應用

圖5 金納米粒子（黃色）與DNA框架（灰色）結合生成三維晶格

納米/微米粒子可以通過自組裝成為有序的三維晶格，但是一種顆粒往往只能組成一種類型的晶格。

最近美國布魯克海文國家實驗室的Ye Tian等人將金納米粒子和不同類型的DNA框架結合，然后緩慢退火得到了不同類型的晶格。金納米粒子表面有寡核苷酸，寡核苷酸能被吸附在DNA框架的頂點上，最后形成的晶格類型由DNA框架的類型決定。

文獻鏈接：Lattice engineering through nanoparticle–DNA frameworks（Nature Materials，2016，doi:10.1038/nmat4571）

本文由材料人生物材料學習小組CZM供稿，材料牛編輯整理。

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