纳米拓扑结构对细胞代谢活动的影响：多模态成像揭示新发现 学术背景 在生物医学领域，细胞与材料表面的相互作用是研究细胞行为、组织工程和再生医学的关键。纳米级表面拓扑结构（nanotopography）已被证明能够显著影响细胞的形态、粘附、增殖和分化。然而，纳米拓扑结构如何通过机械和几何微环境调节细胞代谢活动，仍然是一个尚未完全理解的问题。细胞代谢是细胞功能的核心，涉及能量产生、生物分子合成和氧化还原平衡等多个方面。理解纳米拓扑结构对细胞代谢的影响，不仅有助于揭示细胞与材料相互作用的机制，还为设计新型细胞培养平台和优化细胞治疗策略提供了新的思路。 本研究旨在通过多模态光学成像技术，揭示纳米拓扑结构对细胞代谢活动的调控机制。具体来说，研究团队利用纳米柱阵列（nanopillar arrays）作为...
生物材料增强血管化的物理特性调控研究 背景介绍 在组织工程和再生医学领域，血管系统的形成和血液灌注的充足性对于确保生物材料内的营养和氧气供应至关重要。然而，现有的生物材料在植入后往往面临血管化不足的问题，导致细胞凋亡和组织坏死。为了解决这一问题，研究者们开始探索生物材料的物理特性如何影响血管化过程。本文综述了生物材料的物理特性，包括孔隙结构、表面形貌和刚度，以及它们如何促进血管化，从而为骨再生、伤口愈合、胰岛移植和心脏修复等领域提供更好的研究模型和个性化治疗策略。 论文来源 本文由Hao Li、Dayan Li、Xue Wang、Ziyuan Zeng、Sara Pahlavan、Wei Zhang、Xi Wang和Kai Wang共同撰写，作者来自北京大学第三医院、北京大学基础医学院等机构...
电纺纤维在调节异物反应中的应用 背景介绍 在生物医学领域，植入式医疗器械（如皮下植入物）的应用日益广泛。然而，这些设备在植入后常常会引发宿主的免疫反应，称为异物反应（Foreign Body Response, FBR）。FBR 是一种复杂的免疫反应，通常会导致植入物被纤维化组织包裹，从而影响其功能。为了改善植入式医疗器械的长期性能，研究人员一直在寻找能够调节 FBR 的方法。近年来，电纺纤维（electrospun fibers）因其高孔隙率和仿生特性，被认为是一种潜在的解决方案。电纺纤维能够模拟天然细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM），促进组织再生，并减少纤维化反应。 本文旨在探讨电纺纤维在调节 FBR 中的应用，详细分析了纤维直径、聚合物选择、纤维取向等参数...
外泌体作为肺癌精准诊断的生物标志物 学术背景 肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一，尤其是非小细胞肺癌（NSCLC）和小细胞肺癌（SCLC）的早期诊断和精准治疗仍然面临巨大挑战。传统的组织活检虽然被认为是肺癌诊断的“金标准”，但其侵入性、耗时性和高成本限制了其在早期诊断中的应用。近年来，液体活检（liquid biopsy）作为一种非侵入性诊断方法，逐渐成为研究热点。液体活检通过分析血液等体液中的循环肿瘤细胞（CTCs）、循环肿瘤DNA（ctDNA）以及外泌体（extracellular vesicles, EVs）等生物标志物，为肺癌的早期诊断和精准治疗提供了新的可能性。 外泌体是由细胞分泌的纳米级膜包裹囊泡，携带蛋白质、脂质、DNA和RNA等多种生物活性物质，能够通过细胞间通讯调控受体细...
体积增材制造在细胞打印中的应用 学术背景 体积增材制造（Volumetric Additive Manufacturing, VAM）是一种革命性的3D打印技术，能够快速创建复杂的三维结构，尤其是在细胞打印领域，VAM能够模拟天然组织的结构，为再生医学和组织工程提供了新的可能性。然而，尽管VAM技术具有巨大的潜力，但其在工业应用和监管合规方面仍面临诸多挑战。特别是在生物打印领域，如何确保打印组织的安全性、有效性以及规模化生产，仍然是亟待解决的问题。此外，不同国家和地区在VAM技术的监管框架和知识产权保护方面也存在差异，这为技术的推广和应用带来了额外的障碍。 本文由Vidhi Mathur、Vinita Dsouza、Varadharajan Srinivasan和Kirthanashri S...
糖尿病血管化骨再生的先进生物响应药物递送系统 背景介绍 糖尿病（Diabetes Mellitus, DM）患者骨缺损的治疗一直是一个重大挑战，因为糖尿病微环境显著阻碍了骨再生。糖尿病微环境中的多种异常因素，如高血糖、氧化应激增加、炎症加剧、免疫失衡以及血管系统受损，会导致骨组织修复延迟甚至无法愈合。近年来，能够响应内源性生化信号的刺激响应型生物材料逐渐成为治疗糖尿病骨缺损的有效手段。这些材料通过调节微环境和增强成骨能力，结合血管生成和骨生成的耦合作用，为糖尿病骨缺损的治疗提供了新的思路。 本文由Xiaojun Zhou、Shuo Chen、Andrij Pich和Chuanglong He*共同撰写，发表于《ACS Biomaterials Science & Engineering》20...
自组装DNA-胶原蛋白生物活性支架促进细胞摄取和神经元分化 学术背景 在分子生物学研究中，DNA与蛋白质的相互作用一直是理解细胞过程的重要课题。随着对DNA-蛋白质相互作用的理解加深，这些知识被广泛应用于组织工程、药物开发和基因编辑等领域。其中，DNA/胶原蛋白复合物因其在基因传递研究中的应用而备受关注。然而，关于这些复合物作为生物活性支架的潜力研究较少，尤其是自组装DNA大结构与胶原蛋白相互作用形成的复合物的特性尚未被充分研究。本研究旨在探索自组装DNA大结构与I型胶原蛋白相互作用形成的生物活性支架，并评估其在细胞培养、药物传递和组织工程中的应用潜力。 论文来源 本论文由Nihal Singh、Ankur Singh和Dhiraj Bhatia共同撰写，他们来自Indian Institu...
基于CD26靶向和HSP90抑制的磁性纳米平台用于衰老细胞的凋亡和铁死亡介导的清除 学术背景 随着人口老龄化的加剧，衰老细胞（senescent cells）的积累被认为是衰老和年龄相关疾病的重要标志。衰老细胞不仅与组织功能衰退有关，还被认为是抗癌治疗的副作用之一，可能导致药物耐药性和治疗失败。因此，选择性诱导衰老细胞死亡的药物（senolytics）成为抗衰老和抗癌研究的热点。然而，第一代senolytics存在局限性，如脱靶效应和系统毒性。为了解决这些问题，研究人员开始设计靶向性更强的senolytics，尤其是基于纳米技术的senolytics（nanosenolytics）。本文旨在开发一种基于磁性纳米颗粒（magnetic nanoparticles, MNPs）的多功能纳米平台，...
增强基因递送至乳腺癌的高效siRNA装载和pH响应性小细胞外囊泡 学术背景 近年来，小细胞外囊泡（small extracellular vesicles, sEVs）因其天然来源和固有的归巢特性，成为药物递送领域的热门研究对象。sEVs是由大多数真核细胞分泌的脂质纳米颗粒，直径通常在50-150纳米之间。它们携带多种生物分子，能够通过细胞间通讯传递信息，并在体内表现出良好的结构和生理稳定性。这些特性使得sEVs在治疗多种疾病方面具有巨大潜力，尤其是在药物递送领域。 然而，尽管sEVs在药物递送方面展现了广阔的前景，但其临床应用仍面临诸多挑战。首先，sEVs的大规模生产和高效纯化技术尚未成熟，限制了其在临床中的广泛应用。其次，sEVs的异质性导致其在体内的效果难以预测。此外，传统的药物装载方...
利用电极呼吸的Geobacter sulfurreducens生物膜合成钯纳米颗粒 研究背景 在现代工业和环境科学中，钯（Pd）作为一种重要的催化剂，广泛应用于制药、农业和化学工业中。然而，传统的钯纳米颗粒（Pd NPs）合成方法通常依赖于高能耗的化学和固态合成技术，这些方法不仅成本高昂，还会产生有害的化学废物。因此，开发一种更加可持续、环保的钯纳米颗粒合成方法成为了一个重要的研究方向。 近年来，电活性微生物（如Geobacter sulfurreducens）因其能够通过氧化有机电子供体并将电子传递到外部固体矿物或电极表面而受到广泛关注。这种微生物不仅能够在电极表面形成生物膜，还能够还原可溶性金属离子（如钯离子），从而合成金属纳米颗粒。利用电活性微生物进行钯纳米颗粒的合成，不仅可以在生理温...