自组装纳米材料作为高效诊断的治疗试剂具有独特的优势，广泛应用于生物医学领域。在特定的肿瘤微环境下，纳米材料具有增强渗透和滞留（EPR）效应，即被动靶向机制，因此广泛应用于癌症治疗。
“体内自组装”策略用于体内原位构筑自组装纳米材料，而自组装过程可以根据需求进行精确的设计和调控。国家纳米科学中心的王磊研究员发展了一种双芘分子（BP）作为多功能建筑模块来对体内自组装的概念进行验证研究，BP分子在单体状态下无荧光，而在聚集状态下有荧光出现。通过分子间π−π相互作用，BP和其两亲衍生物能够在水溶液中自聚集成纳米颗粒。XRD分析证实，形成J型聚集体可以观察到典型的BP荧光发射，在水中，BP自组装成J型聚集体，使荧光增强了大约30倍。BP单元可以从单体状态到聚合状态进行可逆的控制，此外，BP纳米颗粒可以转化为纳米纤维。在特定的生理和病理条件的自然刺激下，酶、pH值和氧化还原可以实现原位自组装，有助于改善血液循环、靶向、积累、滞留/释放等过程以及诊疗剂的精准递送。除此之外，自组装BP纳米颗粒具有点亮的荧光信号，可用于监测体外和体内的自组装/解组装过程。
最近，国家纳米科学中心的王浩研究员、王磊研究员和中南民族大学的李香丹教授总结了关于BP单元在生物环境中聚集时的荧光特性和发射机制。BP纳米颗粒表现出大双光子吸收横截面2.8×105 GM，而在所有报道的双光子造影剂材料中，BP的双光子吸收界面值最高，在用于双光子荧光成像的模拟组织中，BP的穿透深度可达1600 μm。BP除了从纳米颗粒到纳米纤维的转化，针对性的对尺寸、表面电荷和形状进行了调控，在特定的生理和病理条件下更精确地调节纳米材料的体内转化。对于这个体系的研究，他们总结出组装/聚集诱导滞留（AIR）效应，这种效应反映了生物活性纳米材料在目标区域中的积累和保留；（2）转化诱导的表面粘附（TISA）效应意味着大部分BP-多肽纳米颗粒在与特定受体结合后转化为细胞表面的纳米纤维入胞，而通过传统内吞作用入胞的纳米颗粒大大减少；（3）将BP-多肽纳米颗粒转化为肿瘤微环境中的纤维，表现出高积累和长保留，揭示转化增强的积累和保留（TEAR）效应。利用这些特殊的效应，他们可以有效地将材料输运到病灶部位，实现“人工细胞外基质”的在体原位构筑，有望实现药物的精准高效递送，同时，“围而不打”限制肿瘤的生长、侵袭和转移，为肿瘤诊疗提供了新的诊疗策略。
这一成果近期发表在Accounts of Chemical Research 上，文章的第一作者是国家纳米科学中心和中南民族大学联合培养的硕士研究生贺平平。
该论文作者为：Ping-Ping He, Xiang-Dan Li, Lei Wang, Hao Wang
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Bispyrene-Based Self-Assembled Nanomaterials: In Vivo Self-Assembly, Transformation, and Biomedical Effects
Acc. Chem. Res., 2019, 52, 367, DOI: 10.1021/acs.accounts.8b00398
导师介绍
王浩研究员，国家纳米科学中心研究员、博士生导师、中国科学院“百人计划”引进海外杰出人才；研究主要集中在生物医用纳米材料的制备及其在生物医学方面的应用，在国际著名学术刊物如Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc. 等杂志上发表论文100余篇，参编专著4部，申请并获公开国际专利2项、国内专利14项；承担科技部973（纳米重大研究计划）课题、国家杰出青年科学基金、中科院百人计划、国家基金委面上项目、北京市自然科学基金、北京市生命科学领域前沿技术培育专项、中国科学院交叉团队项目、中国科学院国际合作局对外合作重点项目等科研项目。
https://www.x-mol.com/university/faculty/23181
王磊研究员，国家纳米科学中心研究员；2008年在韩国全北国立大学获得工学博士学位并获得优秀博士论文称号；近5年来，研究主要集中在原位构筑式“在体”仿生生物医用纳米材料的制备及其在重大疾病的诊疗中的应用研究。王磊研究员以主要作者先后在国际著名学术刊物如Nat. Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 等杂志上发表论文50余篇，参编专著2部；申请并获得公开发明专利1项、实用新型专利1项；作为项目负责人承担国家自然科学基金青年基金、面上项目；作为承担单位负责人和研究骨干等承担参与国家自然科学基金委重大项目、北京市生命科学领域前沿技术培育专项等科研项目。
https://www.x-mol.com/university/faculty/23225
李香丹教授，中南民族大学教授、硕士生导师；2003年在韩国全北大学获得工学博士学位，2003年3月-2005年6月在韩国全北大学新材料研究中心从事博士后研究；主要从事光敏性燃料电池聚合物电解质膜材料等新能源材料以及光电功能高分子材料的研究开发工作。李香丹教授在国内外著名学术刊物如Nat. Commun.、J. Mater. Chem.、J. Membr. Sci. 等杂志上发表50余篇，作为项目负责人承担了自然科学基金项目、国家教育部留学回国人员启动基金项目、国际合作项目、湖北省自然科学基金项目等科研项目；以研究骨干参与了2项国家自然科学基金项目等。
https://www.x-mol.com/university/faculty/15246
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