纳米超粒子的水相制备及生物医学应用

doi:10.7503/cjcu20230020

高等学校化学学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 20230020.doi: 10.7503/cjcu20230020

纳米超粒子的水相制备及生物医学应用

汪梦蕾¹^,², 巩建晓²^,³(), 夏云生¹()

^1.安徽师范大学化学与材料科学学院, 功能分子固体教育部重点实验室, 芜湖 241000
^2.国家纳米科学中心, 中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室, 北京 100190
^3.中国科学院大学纳米科学与技术学院, 北京 100149

收稿日期:2023-01-14 出版日期:2023-08-10 发布日期:2023-02-03
通讯作者: 夏云生 E-mail:gongjx@nanoctr.cn;xiayuns@mail.ahnu.edu.cn
作者简介:巩建晓, 女, 博士, 研究员, 主要从事复杂纳米结构的精准构筑及在新型传感技术中的应用研究. E-mail: gongjx@nanoctr.cn
基金资助:
国家自然科学基金(22274001)

Aqueous Fabrication and Biomedical Applications of Supraparticles

WANG Menglei¹^,², GONG Jianxiao²^,³(), XIA Yunsheng¹()

^1.Key Laboratory of Functional Molecular Solids，Ministry of Education，College of Chemistry and Materials Science，Anhui Normal University，Wuhu 241000，China
^2.CAS Key Laboratory of Nanosystem and Hierarchical Fabrication，National Center for Nanoscience and Technology，Beijing 100190，China
^3.School of Nanoscience and Technology，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100149，China

Received:2023-01-14 Online:2023-08-10 Published:2023-02-03
Contact: XIA Yunsheng E-mail:gongjx@nanoctr.cn;xiayuns@mail.ahnu.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(22274001)

摘要/Abstract

摘要：

纳米超粒子(Supraparticles, SPs)是指由一种或多种纳米颗粒组装单元, 在内、外部驱动力的作用下, 自组装形成的具有一定形貌、尺寸和分级结构的纳米实体. 由于具有复杂的拓扑结构、丰富的表面可修饰性、可调的集合性质和协同效应, SPs在生物医学等领域具有较大的应用潜力. 本文总结了近几年来水相制备SPs的研究进展, 包括组装单元之间作用力调制、 SPs的物理、化学性质及其在生物成像、疾病诊疗等方面的应用, 最后讨论了SPs结构和性能的精准调控、生物医学应用中存在的主要问题以及未来SPs的发展方向.

关键词: 纳米超粒子, 水相制备, 集合性质, 协同效应, 生物医学应用

Abstract:

Supraparticles（SPs） are the nano-entities self-assembled by one or multiple nanoparticle based on internal or external driving forces， which possess specific morphology， definite size， and hierarchical structure. Due to the complex topologies， abundant surface modifiability， tunable collective properties， and synergistic effects， SPs have considerable potentials in the biomedical field. Here， recent progress of SPs synthesized in aqueous phase， including the force modulation between building blocks， the property of SPs， and their applications in biological imaging， disease diagnosis， and therapy， is reviewed. Finally， the main challenges and future advancement in aspects of the precise regulation of the structure and properties of SPs， as well as biomedical applications are discussed.

Key words: Supraparticles, Aqueous fabrication, Collective property, Synergistic effect, Biomedical application

中图分类号:

O611

TrendMD:

汪梦蕾, 巩建晓, 夏云生. 纳米超粒子的水相制备及生物医学应用. 高等学校化学学报, 2023, 44(8): 20230020.

WANG Menglei, GONG Jianxiao, XIA Yunsheng. Aqueous Fabrication and Biomedical Applications of Supraparticles. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(8): 20230020.

图/表 7

Fig.1 SPs fabrication by electrostatic interaction modulation

Fig.2 Synergistic effects induced by interaction of building blocks in SPs

Fig.3 SPs for in vivo multimodal biological imaging（A） Au@Cu2‒x S SPs for in vivo photoacoustic imaging；（B） computed tomography（CT）；（C） photothermal imaging ［38］；（D—I） T2-weighted magnetic resonance images， CT images， and the Prussian blue staining images of rat liver before and after the injection of Au-Fe3O4（4.5 and 19.8 nm） heterodimer solution；（J， K） the volume rendering images of rat liver based on their high-resolution CT images： before and 30 min after the injection of Au-Fe3O4 heterodimer solution， respectively［40］.

Fig.4 Interactions of the UFO⁃shaped AMNS⁃SPs with different living cells[42]

Fig.5 AuNPs@CS SPs for cell imaging[43]（A） Schematic illustration of the endocytosis and lysosome escape of AuNPs@CS；（B） investigation of the subcellular distribution of AuNPs@CS in HeLa cells incubated at different time points；（C） fluorescent images of HeLa cells incubated with AuNPs and the AuNPs@CS at different incubatation time points.

Fig.6 Fe2O3 SPs for magnetic resonance images[44]（A） Small-scale TEM image of Fe2O3 SPs；（B） HRTEM image of Fe2O3 SPs；（C—F） time-dependent in vivo MRI images of 4T1-tumorbearing nude mice after intravenous injection of the Fe2O3 SPs at different time intervals. For （C—F）， the tumor sizes are about 300 and 5 mm3， respectively.

Fig.7 Disease therapy of Fe3O4/Au@C⁃DOX⁃PEG SPs[51]

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纳米超粒子的水相制备及生物医学应用

Aqueous Fabrication and Biomedical Applications of Supraparticles

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