要说2016上半年科研界当红之星，有一个人不得不提，半年内在Science、Nature、JACS等一系列世界一流期刊均有斩获。他就是来自多伦多大学生物材料与生物医学工程研究所的Warren Chan（陈志和）教授。
Warren Chan教授在演讲。图片来源：2015全球创新者大会
或许在此之前您就所耳闻，Warren的代表作莫过于98年的一篇利用量子点作生物检测的Science，至今已有七千多次引用（Science, 1998, 281, 2016-2018）。Warren在2015全球创新者大会上报告了如何利用纳米技术来发展个性医疗体系，他提出利用不同颜色的量子点来结合与疾病有关的生物分子，再利用与智能手机连接的便携式设备来检测不同的颜色，这样就可以很方便地进行疾病诊断。听起来是不是很酷炫？
下面就来盘点下16年Warren的杰作吧。
（1）DNA调节纳米颗粒组装体的结构变化（Science, 2016, 351, 841）
DNA调节纳米颗粒组装体的结构变化。图片来源：Science
动态可控的纳米载体对于精确输送药物至病灶部位尤为关键，Warren等创立了一种以DNA为分子开关控制纳米颗粒组装体系结构变化的方法。该体系由13 nm的金纳米粒子作为中心，并在其周围连接6 nm及3 nm的金纳米颗粒，组装形成“核-卫星”的超结构。基于支点置换的机理，该体系的构象可对DNA产生应激响应而发生变化。此外，研究者利用这种纳米组装体系的构象变化来精确地控制其光学性能及其与细胞之间的相互作用（点击阅读相关）。
（2）多胺调节DNA-纳米颗粒组装体的结构与性质（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 4565）
多胺调节DNA-纳米颗粒组装体的结构与性质。图片来源：JACS
利用DNA组装纳米粒子形成超结构得益于其结构明确、序列可控及稳固的成键。然而，这种组装体易在反离子存在下发生变动，这极大的影响了其在生物体内的进一步应用。为了解决这个问题，Warren组利用多胺替换反离子，这不仅增强了组装体的结构稳定性，同时能增强其等离子耦合的性质。进一步研究表明这来源于多胺的压缩DNA以及交联邻近纳米粒子的作用，这对DNA-纳米组装体的实际应用有着重要的启示作用。
（3）DNA组装的金棒超结构（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201600773） 
DNA组装的金棒超结构。图片来源：Advanced Materials
将DNA与纳米结构组装成的超结构作为药物的载体，可以精确地控制药物释放量，以达到疗效可调节的目的。Warren报道了以金棒作为结构支架，用DNA连接金纳米粒子，组装形成核-卫星的超结构。金纳米粒子不仅可以防止DNA被酶降解，还可以使不同的药物装载于不同的层中，以达到有序释放药物的目的。而通过DNA序列的设计，使得载药量得以可控的调节。通过近红外光热的刺激，并调节连接链DNA的解链温度，可以调节药物的释放率。研究表明，光照组的治疗效果比非光照组的提高了2.1倍。该研究进一步推进了以DNA为基础的载药体系向临床的转化。
（4）肝清除纳米粒子的机理（Nature Mater., 2016, DOI: 10.1038/nmat4718） 
肝清除纳米粒子的机理。图片来源：Nature Materials
将纳米技术向临床转化所面临的一个重大问题是纳米粒子易在单核巨噬细胞系统（存在于肝、脾、骨髓中）内聚集，这不仅会阻碍足够量的纳米粒子运输至病灶部位，甚至还有产生毒性的隐患。因而弄清楚纳米粒子与单核巨噬细胞系统之间的作用将为加快纳米粒子在医学中的应用提供理论基础。Warren课题组发现当纳米粒子从外周血循环到肝时，它们的速度降低了1000倍，这使得纳米粒子充分与肝内细胞作用并逐步从血液中清除。纳米粒子沿着窦状隙有着明显的浓度梯度，从中央血管离开肝的纳米粒子的量小于从肝门进入的量。在肝门边缘处的B细胞和T细胞暴露于大量的纳米粒子下，而由于B细胞的吞噬能力高于T细胞，因此B细胞对纳米粒子的摄入量也高于T细胞。逃脱B细胞及T细胞吞噬的纳米粒子沿着窦状隙移动，接着与上皮细胞及Kupffer细胞作用。由于肝细胞与血管被一层有孔的上皮细胞隔离开，因而肝细胞几乎不摄入纳米粒子。部分未被内吞的纳米粒子由中央血管重新回到系统循环中，并最终再次返回到肝。这个过程反复进行，直到纳米粒子完全从血流中被清除。这一发现，为解决脱靶纳米材料在人体内的积累问题提供了理论上的指导。
1. http://science.sciencemag.org/content/351/6275/841
2. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b00751
3. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201600773/full
4. http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4718.html
（本文由冰供稿）
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