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荧光成像具有时空分辨率高、反馈快、非侵入和无电离辐射等优点,是一种重要的生物成像技术.与传统用于荧光成像的可见光和近红外一区(NIR-I,600~950 nm)相比,近红外二区(NIR-Ⅱ,1000~1700 nm)窗口具有低生物组织散射系数和低生物自发荧光,采用NIR-Ⅱ光进行活体荧光成像能有效提高成像的分辨率、信噪比和穿透深度.稀土纳米颗粒(RENPs)具有大斯托克斯位移、高化学稳定性、可调的荧光寿命以及较窄的发射带,是一种重要的荧光成像探针.近年来,一系列具有优异的NIR-Ⅱ发光性能的稀土纳米材料被用于高分辨活体荧光成像.本文综合评述了近年来RENPs用于高分辨活体成像及诊疗中的研究进展,概述了RENPs的掺杂调控、基质晶格选择和复合敏化等NIR-Ⅱ发光增强策略,介绍了其在多种生物医学场景中的靶向聚集、荧光传感和疾病治疗等功能,并总结了其在多路成像、多模态成像和疾病诊疗中的应用.最后,简要分析了RENPs在未来生物医学应用中面临的挑战和发展的方向....
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背景:人工合成的磷酸钙陶瓷材料与天然骨组织无机成分相似,通过表面形貌和化学组成进行功能化设计可赋予其优异的骨传导和骨诱导性能,研发具有骨诱导性能的磷酸钙陶瓷材料是目前的研究热点。目的:通过材料形貌调控和功能化设计赋予亚微米拓扑结构磷酸三钙陶瓷骨诱导性能,检测其理化性能及骨诱导性能。方法:采用高温烧结法制备亚微米拓扑结构的磷酸三钙陶瓷,以市场可供商品化的骨修复材料Bio-Oss骨粉为对照组,表征两种材料的表面形貌、蛋白吸附能力及体外矿化性能。将第3代人牙周膜干细胞与两种材料浸提液共培养,采用CCK-8法检测细胞增殖,茜素红染色检测细胞矿化性能;将第3代人牙周膜干细胞分别接种至两种材料表面,采用碱性磷酸酶染色检测早期成骨,qR T-PCR检测成骨相关因子的表达。结果与结论:(1)扫描电镜下可见两种材料均具有颗粒状纹理的微孔表面,Bio-Oss颗粒明显小于磷酸三钙陶瓷,两种材料的总孔隙度、大孔隙度和微孔隙度相似,磷酸三钙陶瓷主要为亚微米级孔隙,晶粒粒径100 nm-1.0μm,Bio-Oss骨粉主要为纳米级孔隙;体外矿化实验显示,磷酸三钙陶瓷表面诱导骨磷灰石沉积的能力强于Bio-Oss骨粉;与Bio-Oss骨粉相比,磷酸三钙陶瓷可从胎牛血清、牛血清白蛋白溶液中吸附更多的蛋白质(P<0.05);(2)CCK-8实验显示,两种材料均促进细胞增殖,两组间比较差异无显著性意义(P>0.05);(3)磷酸三钙陶瓷组培养4,7 d的碱性磷酸酶活性高于Bio-Oss组(P<0.05),培养21 d的矿化结节数量多于Bio-Oss组;培养7,14 d的碱性磷酸酶、骨钙素、骨桥蛋白及Runx-2的mRNA表达均高于Bio-Oss组(P<0.05);(4)结果表明,新型磷酸钙陶瓷具有优越的体外骨诱导性能。...
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骨组织工程是以成骨细胞、骨髓基质干细胞或软骨细胞等为种子细胞,经体外培养扩增后,种植于具有良好生物相容性、生物可降解性的骨组织工程支架上,骨组织工程支架承担细胞外基质作用,从而为骨再生提供良好的环境。3D打印技术通过计算机辅助设计,利用生物材料与细胞、生物活性因子结合打印缺损组织,能够快速、精确地复制和重建缺损组织或器官。在3D打印骨组织工程支架中,打印耗材尤为重要,利用单一材料打印的骨组织工程支架在性能上往往存在局限性,而由两种或多种不同材料组成的复合材料,如金属与生物陶瓷、聚合材料与生物陶瓷等,能够充分发挥材料间的互补作用,提高支架的生物相容性和机械性能,逐渐成为骨组织工程支架的首选打印耗材。因此,在颌面骨再生中3D打印复合材料骨组织工程支架具有较高的临床应用价值。...
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目的观察碳酸钙纳米粒子靶向光动力治疗胰腺癌的疗效,并对其作用机制进行探索。方法采用气体扩散法制备装载光敏剂二氢卟吩e6(chlorine e6,Ce6)纳米粒子Ce6@CaCO3,聚乙二醇修饰后,物理吸附胰岛素样生长因子1受体(insulin-like growth factor 1 receptor,IGF-1R)的配体Linsitinib,最终合成酸响应的主动靶向型纳米粒子Ce6/Lins@CaCO3-PEG(CLCP),并进行理化性质表征。通过细胞和动物实验,观察CLCP主动靶向性及光动力治疗胰腺癌的效果。结果CLCP水合粒径为(121.5±5.2)nm,电镜下呈均匀分散的球形;CLCP中Ce6的包封率为63.2%、包载率为16.37%;CLCP在酸性(pH=6.5)环境下可迅速降解。细胞摄取实验表明胰腺癌细胞对CLCP摄取较非靶向组明显增多(P<0.001);活/死细胞染色及CCK-8实验表明,与非靶向组比较,CLCP光动力治疗后胰腺癌细胞活力明显下降(P<0.01)、死亡增多(P<0.001)。CLCP光动力治疗组小鼠生存期明显延长,病理提示肿瘤组织细胞凋亡增多,且流式细胞术表明肿瘤组织中CD8+T细胞比例增大。结论成功构建了基于IGF-1R的碳酸钙纳米粒子CLCP,靶向递送光敏剂Ce6并介导光动力治疗直接杀伤肿瘤细胞和激活抗肿瘤免疫,有效抑制了胰腺癌的生长,为胰腺癌的治疗提供了新思路。...
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目的评估介孔二氧化钛(titanium dioxide,TiO2)纳米粒在声动力学抗人肝癌HepG2肿瘤的生物安全性。方法采用软模版法合成介孔TiO2纳米粒,与HepG2细胞共培养后通过噻唑蓝还原法评估毒性,应用荧光探针测定其介导声动力学治疗在HepG2细胞内产生活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)的情况。采用血液凝集实验测评血液相容性,并通过静脉注射后小鼠血液生化指标及脏器组织切片HE染色来评估安全性。昆明小鼠与HepG2种植瘤裸鼠静脉给药后,在指定时间取脏器及肿瘤于王水中消化,应用电感耦合等离子体发射光谱绘制药物脏器分布图。结果介孔TiO2纳米粒具有高度分散性和均一性,细胞共培养后显示无毒性,联合超声在HepG2细胞中产生ROS。血液凝集实验所有指标、小鼠血液生化指标及脏器组织切片(最高剂量150 mg/kg)与对照组差异均无统计学意义。静脉给药后主要分布于肝脾,8 h达峰(含51.32%),1 h时肿瘤组织的药物分布达6.74%,并于24 h内显现出维持浓度。结论介孔TiO2纳米粒作为声敏剂能有效产生ROS,具有良好静脉注射安全性,主要通过网状内皮系统代谢,能蓄积于肿瘤组织内为声动力学治疗提供良好时间窗口。...
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随着纳米生物技术的快速发展,以纳米材料作为基因载体在植物细胞转导研究中取得了初步进展。本研究制备了两种尺寸的介孔硅纳米颗粒,氨基修饰后对其进行表征,并负载含smGFP基因的质粒DNA对拟南芥原生质体进行细胞转导。结果表明,直径约20 nm的氨基化介孔硅纳米颗粒(Am-MSN-20)呈类球形,花形结构的氨基化介孔硅纳米颗粒(Am-MSN-50)直径约50 nm,两者均带正电荷。Am-MSN-50结合DNA的能力高于Am-MSN-20,两种纳米载体都表现出了良好的稳定性,能够保护负载的pDNA不被细胞核酸酶降解,并且对原生质体没有毒害作用。与Am-MSN-20相比较,Am-MSN-50具备更高的转导效率。本研究表明,氨基修饰的MSNs有望成为一种安全高效的新型植物基因载体。...
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明确氧化石墨烯(graphene oxide,GO)对拟南芥生长的促进作用,为纳米材料应用于农业生产提供理论依据。采用不同浓度GO的1/2 MS培养基点拟南芥种子,测定其主根长、侧根数、根系活力、超氧阴离子自由基的产生、超氧化物歧化酶活性、根系生长相关基因的表达情况。经20-200 μg/mL GO处理后,拟南芥主根长度比对照(不加GO)提高了4.6%-43.0%,在50-200 μg/mL内,与对照相比,差异达显著水平。50 μg/mL处理显著促进了侧根形成,侧根数比对照增加了约27.1%,高于或低于50 μg/mL则不利于侧根的形成。表明50 μg/mL GO对拟南芥的主根长和侧根数均存在促进作用,同时还发现该浓度可以增加拟南芥根尖的分生区和伸长区的长度,而对根尖直径和根冠长度无影响。氯化三苯基四氮唑(TTC)和四硝基氮蓝四唑(NBT)组织染色法结果表明50 μg/mL GO浓度处理提高了根系活力和超氧化物歧化酶活性及降低了超氧阴离子的产生。基因表达分析显示ADC1和DAR2表达量下调和IQM3表达量上调,从而促进了主根的伸长;ARF7、ARF19、ERFII-1和IQM3表达量上调,从而促进了侧根数量的增加。50 μg/mL GO处理可促进拟南芥根系的生长。根系活力的增加、超氧阴离子的减少及根相关基因的表达上调是GO促进根系生长的主要原因。...
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