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奇物论联合纳米人编辑部对2020年国内外重要科研团队的代表性成果进行了梳理，今天，我们要介绍的是武汉大学化学与分子学院副院长张先正教授课题组。

张先正，武汉大学化学与分子学院副院长。长期从事生物医用高分子/多肽的研究，包括肿瘤诊断与治疗、药物传递、基因治疗等，研究成果获教育部自然科学一等奖1项、二等奖1项、湖北省自然科学一等奖1项。已在Nat. Biomed. Eng.、Prog. Polym. Sci.、Nat. Commun.、Sci. Adv、Adv. Mater.、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Func. Mater.、Biomaterials、Small等期刊发表SCI论文500多篇，其中IF大于10的160多篇。论文SCI他引18000多次，H因子73。

以下是课题组研究的主要方向：

1.肿瘤诊断与治疗

2.药物递送

3.基因治疗

以下按照六个部分对张先正团队2020年期间发表的部分成果进行归纳，供大家学习和交流。

Part 1. 仿生材料与代谢疗法

Part 2. 免疫治疗

Part 3. 光治疗

Part 4. 药物递送

Part 5. 气体治疗

Part 5. 其他

一、仿生材料与代谢疗法

1. Nature Biomed. Eng.：口服微生物鸡尾酒，级联系统除废物，未来还需要透析机吗？

张先正教授研究团队报告了一种降解肠道含氮废物的口腔微生物组微生态系统的设计，展示了在肾损伤动物体内口服的一种细菌鸡尾酒可以在血氮废物通过肠黏膜屏障扩散之前代谢掉。相关成果于7月6日发表于Nature Biomedical Engineering上。

研究思路

1）首先，建立了一个将代谢废物转化为营养的合成微生物群落。微生物完全有潜力代谢各种含氮废物。研究人员选择了可以代谢尿素（埃希氏菌属的菌株1）或肌酐（芽孢杆菌属的菌株2）转化为氨，考虑到氨的高毒性，再加上可将氨转化为氨基酸的肠杆菌菌株（菌株3）。

2)然后，通过微流控技术，将三种细菌包裹在藻酸钙微球中以实现空间共定位。该人工生态系统可促进不同菌株之间的代谢级联。

3)还在微球表面原位聚合了一层聚多巴胺（PDA）纳米膜，选择性地使小分子氮源进入细菌微生态系统（bacterial micro-ecosystem，BME），以防止含氮大分子的过量消耗。该涂层还提高了含氮废物在复杂环境中的降解率。且假设口服BME可以有效清除代谢废物而不会引起明显的不良反应。

示意图

综上所述，研究人员全面研究了BME在清除代谢废物方面的功效。包裹微生物混合物显着降低了血液中尿素和肌酐的浓度，并且没有导致任何不良影响。

细菌具有多种代谢途径，经过进一步的菌种筛选，人工菌群可降解的废物种类可进一步扩大。同时，保护性益生菌也可以加入到BME中，在减轻肾脏损伤的同时清除代谢废物。根据不同类型肾功能衰竭的特点，可以将具有不同代谢特性和功能的细菌组合起来，实现个性化治疗。可以将这种策略发展为一种与透析协同作用并减少透析频率和时间的技术。

然而，具体的治疗机制和安全性仍有一些问题需要进一步研究解决。最重要的是，利用合成材料的高度可控性和智能响应，仍然有很大的空间来更新当前基于微生物组的疗法，以治疗除肾功能衰竭以外的代谢性疾病。

参考文献：

Zheng,D., et al. An orally delivered microbial cocktail for the removal ofnitrogenous metabolic waste in animal models of kidney failure. Nat Biomed Eng(2020).

https://doi.org/10.1038/s41551-020-0582-1

2. Angew：通过将细菌呼吸和肿瘤代谢进行偶联来干预肿瘤发展

武汉大学张先正教授利用希瓦氏菌MR-1 (S. oneidensis MR-1)可以通过将电子转移给金属矿物的方式以厌氧分解乳酸从而进行呼吸作用的这一特性，将二氧化锰(MnO₂)纳米花修饰到S. oneidensis MR-1表面，构建了一个以乳酸为燃料的生物混合材料(Bac@MnO₂)。

本文要点：

1）Bac@MnO₂中的MnO₂纳米花可作为电子受体，而肿瘤的代谢产物乳酸可作为电子供体，进而在肿瘤部位建立完整的细菌呼吸通路，导致细胞间的乳酸被持续消耗分解。

2）此外，修饰的MnO₂纳米花还可以催化内源性过氧化氢(H₂O₂)生成氧气(O₂)，氧气可以通过下调缺氧诱导因子-1 (HIF-1)的表达来进一步抑制乳酸的生成。由于乳酸在肿瘤发生过程中起着关键的作用，因此该生物混合材料Bac@MnO₂可以通过将细菌呼吸作用与肿瘤代谢过程进行偶联以显著地干预肿瘤的发展。

Qi-Wen Chen. et al. Intervening Tumor Progression by Coupling Bacteria Respiration with Tumor Metabolism. Angewandte Chemie International Edition. 2020

DOI: 10.1002/anie.202002649

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002649

3. AM: 益生元包裹的益生菌孢子可调节肠道菌群并抑制结肠癌

尽管基于微生物的治疗被认为是治疗结肠癌等疾病的有效策略，但其安全性仍然是最大的挑战。于此，武汉大学张先正教授等人利用益生菌和益生元具有理想的生物相容性（已经被广泛用作食品和药品的添加剂），将它们结合起来构成一种安全的微生物调节材料。

本文要点：

1）通过商业丁酸梭菌和化学修饰的益生元葡聚糖之间的宿主-客体化学反应，制备了益生元包裹的益生菌孢子（孢子-dex）。研究人员发现孢子-dex在口服后可以特异性地富集结肠癌。在病灶中，葡聚糖被丁酸梭菌发酵，从而产生抗癌短链脂肪酸（short‐chain fatty acids，SCFA）。

2）此外，孢子-dex调节肠道菌群，增加了产生SCFA的细菌（例如真细菌和玫瑰菌）的丰度，并显著增加菌群的总体丰富度。在皮下和原位肿瘤模型中，载药孢子-dex分别抑制肿瘤的生长，分别高达89％和65％。重要的是，未发现明显的不良影响。这项工作揭示了使用高度安全的策略来调节肠道菌群的可能性，并为治疗各种胃肠道疾病提供了有希望的途径。

Zheng, D.‐W., et al., Prebiotics‐Encapsulated Probiotic Spores Regulate Gut Microbiota and Suppress Colon Cancer. Adv. Mater. 2020, 2004529.

https://doi.org/10.1002/adma.202004529

4. Nature Commun.：兵粮寸断！人工仿ECM对实体瘤进行围捕！

作为肿瘤微环境中最重要的非细胞成分之一，ECM对于满足癌细胞维持快速生长和持续增殖的需求至关重要。据报道，ECM结构的变化会引起限制性的代谢反应，那么，能否通过在ECM中引起化学反应，以切断营养供应并同时改善肿瘤灌注？

鉴于此，启发于凝血过程，武汉大学张先正教授课题组报告了基于纤维蛋白原和凝血酶的凝血系统，以构建用于选择性切断肿瘤代谢通量的人工ECM（aECM）。一旦诱导了微伤口，就可以触发aECM的级联凝胶化来围攻肿瘤。最重要的是，aECM的凝胶化可以通过诸如超声治疗、手术或放射疗法之类的临床操作来诱导，这意味着该策略有可能被转化为临床联合治疗方案。

整体思路

该课题组主要是利用两种FDA认证的药物(纤维蛋白原和凝血酶原)，其中纤维蛋白原使用叠氮基修饰（Fb-N₃），凝血酶原使用偶氮二苯并环辛炔（DBCO）接枝（Ptb-DBCO）。

首先，尾静脉注射Fb-N₃后，通过手术、RT或超声（US）处理形成的微伤口来触发Fb-N₃在肿瘤处特异性累积。

然后，再注射Ptb-DBCO，并且利用DBCO和N₃基团之间的生物正交反应使得Ptb-DBCO在肿瘤处累积。由于血管结构的改变，Ptb会轻易地转化为凝血酶，并发生凝血过程。形成地网状血凝块围住肿瘤，产生aECM纤维蛋白凝胶，用于阻断营养物质交换并防止肿瘤细胞迁移。

图| aECM的体外凝胶化

小结：

综上所述，这项研究开发了一种基于酶促反应的实体瘤围捕疗法。结合US、手术或RT，成功在多种癌症类型中诱导了aECM凝胶化。这种能力还确立了将aECM凝胶引入标准治疗方案的优势，以用于大多数癌症病例的一线治疗。尽管目前这种基于酶促反应的疗法目前仍处于起步阶段，但研究人员认为该策略将为更新当前的癌症疗法和有益于个性化医学提供一条崭新的途径。

参考文献：

Zheng, D., et al. Controllable gelation of artificial extracellular matrix for altering mass transport and improving cancer therapies. Nat Commun 11, 4907 (2020).

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18493-7

5. Chem. Soc. Rev：增强癌症治疗的细胞原基仿生功能材料

武汉大学张先正教授对细胞原基仿生功能材料在增强癌症治疗方面的研究进行了综述介绍。

本文要点：

1）细胞原基功能材料结合了天然物质和纳米技术的各自优点，已成为一种极具吸引力的癌症治疗药物。细胞原体具有独特的生物学功能，如长时间的体内循环、肿瘤特异性靶向和免疫调节等。此外，具有独特理化性质的合成纳米材料也已被广泛用作治疗癌症的药物载体或抗癌试剂。因此，这两种材料的结合将有望产生具有多种功能、高生物相容性的生物材料，进而实现精确的癌症治疗。

2）本在文中综述了近年来以细胞原基为基础、具有肿瘤治疗功能的材料的研究进展；介绍了不同的细胞原体，包括细菌、噬菌体、细胞、细胞膜和其他生物活性物质的独特生物活性和功能；同时，作者也讨论了将其与合成材料特别是纳米系统相结合以构建功能化生物材料的策略；最后，作者也对该领域未来的研究方向进行了展望。

Guo-Feng Luo. et al. Cell primitive-based biomimetic functional materials for enhanced cancer therapy. Chemical Society Reviews. 2020

DOI: 10.1039/d0cs00152j

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/d0cs00152j#!divAbstract

二、免疫治疗

6. Nature Commun.：一种基于疫苗的纳米系统用于提高肿瘤免疫治疗

免疫检查点阻断(ICB)免疫治疗的应答率不理想，严重限制了其作为肿瘤治疗的临床应用。在此，武汉大学张先正等人通过将Cd274的siRNA整合到商品化的人乳头瘤病毒(HPV)L1(HPV16 L1)蛋白中，生成了一个基于疫苗的纳米系统。

本文要点：

1）该纳米系统具有良好的生物安全性，提高了抗肿瘤免疫治疗的疗效。

2）HPV16 L1蛋白通过I型干扰素途径激活先天免疫，与ICB联合治疗时显示出有效的抗癌作用。

3）对于可切除以及不可切除的乳腺肿瘤，该纳米系统减少了71%的肿瘤复发，并将无进展生存期延长了67%。

4）最重要的是，该纳米系统在具有不同抗原负载的各种转基因乳腺癌模型中成功诱导了高应答率。这种以基于疫苗的纳米系统所激发的强大免疫刺激可能是显着改进当前ICB免疫治疗的一种途径。

Di-Wei Zheng, et al. A vaccine-based nanosystem for initiating innate immunity and improving tumor immunotherapy, Nat. Commun., 2020.

DOI: 10.1038/s41467-020-15927-0

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15927-0

7. Science Advances: 生物无机杂合噬菌体可调节肠道菌群以重塑抗结直肠癌的肿瘤免疫微环境

越来越多的证据表明，肠道菌群有助于结直肠癌（CRC）的肿瘤发生，其中共生核酸核梭菌（Fn）选择性地增加了免疫抑制的髓样来源的抑制细胞（MDSC），以阻碍宿主的抗癌免疫反应。于此，武汉大学张先正教授等人通过噬菌体展示技术筛选了一株特异性Fn结合的M13噬菌体。然后，将银纳米颗粒（AgNP）静电组装在其表面衣壳蛋白（M13@Ag）上，以实现Fn的特异性清除并重塑免疫肿瘤的微环境。

本文要点:

1）体外和体内研究均显示，M13@Ag治疗可清除肠道Fn，并导致肿瘤部位MDSC扩增减少。

2)此外，抗原呈递细胞（APC）被M13噬菌体激活，以进一步唤醒宿主免疫系统以抑制CRC。M13@Ag与免疫检查点抑制剂（α-PD1）或化学治疗剂（FOLFIRI）的结合可显着延长原位CRC模型小鼠的总体存活时间。

Dong X, et al. Bioinorganic hybrid bacteriophage for modulation of intestinal microbiota to remodel tumor-immune microenvironment against colorectal cancer. Science Advances. 2020;6(20):eaba1590.

https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaba1590

8. AFM：基于集成核壳纳米颗粒的近红外触发级联抗肿瘤免疫反应

目前，抗肿瘤免疫治疗的临床应用仍面临着与疗效相关的严峻挑战。在此，武汉大学张先正等人设计了一种光触发核壳纳米系统，旨在通过控制释放抗PD-L1(αPD-L1)抗体和增强抗原提呈来增强抗肿瘤免疫反应。

本文要点：

1）以金纳米棒(Au NRs)为光热核，沸石咪唑框架-8(ZIF-8)为壳用于αPD-L1递送，并进一步聚乙二醇化构建了纳米系统--AZ-P@P。

2）在此纳米系统中，ZIF-8外壳保护αPD-L1抗体免受复杂的生理环境和高温的影响。一旦在肿瘤部位聚集，AZ-P@P在近红外线(NIR)光触发加热下诱导肿瘤细胞死亡，释放肿瘤衍生蛋白抗原(TDPAs)和三磷酸腺苷(ATP)。此后，释放的ATP降解ZIF-8外壳，暴露出Au NRs，通过捕获TDPA并将其转运到树突状细胞(DC)来促进T细胞在肿瘤内的浸润。同时，大量的αPD-L1在原位释放，以恢复T细胞活性。

3）机制研究表明，AZ-P@P可促进DC的成熟和活化T细胞的浸润，从而诱导强大的抗肿瘤免疫。研究表明，近红外光触发的AZ-P@P能显着破坏原发肿瘤，抑制转移。

综上所述，这种多重免疫调节系统为肿瘤治疗提供了一种很有前途的工具。

Qian Cheng, et al. Near‐Infrared Triggered Cascade of Antitumor Immune Responses Based on the Integrated Core–Shell Nanoparticle. Adv. Funct. Mater., 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202000335

https://doi.org/10.1002/adfm.202000335

三、 光治疗

9. Biomaterials：功能型COF用于重构细胞外基质以增强肿瘤光动力治疗

光动力治疗是一种很有前途的肿瘤治疗方法。然而，大多数实体肿瘤的乏氧微环境都会阻碍PDT的疗效。武汉大学曾旋和张先正教授合作制备了一个功能性的共价有机骨架(COF)结构，它可以通过重塑肿瘤细胞外基质(ECM)来提高PDT的疗效。实验将抗纤维化药物吡非尼酮(PFD) 负载于以亚胺为基础的COF (COF_TTA-DHTA)中，并利用PLGA-PEG对其进行修饰以得到PFD@COF_{TTA- DHTA}@PLGA-PEG（PCPP）。在被静脉注射后,PCPP可以在肿瘤部位积累并释放PFD，使得ECM的HA和胶原蛋白I水平下调，进而有效改善肿瘤的乏氧微环境。此外，由PCPP介导的肿瘤ECM重构也可增强随后注射的原卟啉IX (PPIX)-共轭肽纳米颗粒(NM-PPIX)的肿瘤摄取效果，并通过协同作用大大增强对体内肿瘤的PDT效果。

Shi-Bo Wang, Xuan Zeng, Xian-Zheng Zhang. et al. Remodeling extracellular matrix based on functional covalent organic framework to enhance tumor photodynamic therapy. Biomaterials. 2020

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220300181

10. Biomaterials: AgNPs /卟啉MOF纳米体系协同金属离子疗法和光动力疗法

基于金属的治疗剂已被广泛研究用于疾病治疗，但仍面临脱靶和急性毒性等挑战，精确控制金属离子的释放成为迫切需要解决的问题。近日，武汉大学张先正教授课题组设计了一种通过近红外（NIR）诱导的光动力疗法（PDT）控制氧化条件，实现按需激活和释放金属离子的纳米体系（PAM），应用于抗肿瘤和抗菌领域。

本文要点

1） 研究人员将银纳米颗粒（AgNPs）修饰到卟啉多孔配位网络（PCN）上，并用具有炎症靶向能力的中性粒细胞膜（NM）进一步修饰，来构建PAM。

2）PAM在没有照射的情况下处于非活动状态，不会对正常组织造成损害；然而，在肿瘤或受感染组织处照射近红外辐射时，PCN会局部产生单线态氧（¹O₂），使AgNPs部分降解以释放出细胞毒性Ag⁺，以用于金属离子治疗（MIT）。Ag⁺的光控活化和释放使纳米体系在循环过程中具有生物惰性，并且毒性可以可控地恢复，巧妙地避免了当前金属离子包载过程中不可避免的泄漏问题。

3）由于局部电场效应，掺入的AgNPs可以提高PCN产生¹O₂的效率。因此，在近红外光的存在下，AgNPs辅助增强的光动力疗法与¹O₂活化的金属离子治疗之间协同相互作用，使PAM在体内外均显示出优异的抗肿瘤和抗菌能力，且没有明显的副作用。

综上，该研究设计的AgNPs /卟啉MOF纳米体系，能够协同利用金属离子疗法和光动力疗法，用于消除肿瘤和病原体。这种近红外诱导的纳米复合物为设计更多以安全、可控和有效地治疗疾病的生物材料提供有意义的参考。

Lu Zhang et al. Near infrared light-triggered metal ion and photodynamic therapy based on AgNPs/porphyrinic MOFs for tumors and pathogens elimination. Biomaterials. 2020.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120029

11.AM：肿瘤微环境引发的金属-有机框架离子交换用于肿瘤的多模式成像和协同治疗

集诊断功能和治疗功能于一体的纳米诊疗药物(NTAs)在个体化治疗方面具有巨大的潜力，但肿瘤特异性差严重制约了NTAs的进一步临床应用。在此，武汉大学张先正等人报道了一种用于肿瘤组织原位合成NTA以增强肿瘤治疗特异性的pro-NTA(纳米诊疗药物前体)激活策略。

本文要点：

1）这种pro-NTA，也称为PBAM，是由MIL-100(Fe)包覆的普鲁士蓝(PB)类似物(K₂Mn[Fe(CN)₆])组成的，在近红外区的吸收和Mn²⁺离子的空间限制可以忽略不计。

2）在弱酸性肿瘤微环境(TME)中，PBAM可以被特异性地激活来合成光热剂PB纳米颗粒，由于内部快速离子交换，释放出游离的Mn²⁺离子，导致T₁加权磁共振成像和光声信号都处于“开启”状态。

3）此外，TME中Mn²⁺介导的化学动力学疗法和PB介导的光热疗法相结合，保证了比单一疗法更有效的治疗效果。

4）体内实验数据进一步表明，pro-NTA激活策略可以选择性地使实体瘤变亮，并具有很高的特异性，可以检测到看不见的淋巴结转移。

Ying Chen, et al. Tumor‐Microenvironment‐Triggered Ion Exchange of a Metal–Organic Framework Hybrid for Multimodal Imaging and Synergistic Therapy of Tumors, Adv. Mater., 2020.

DOI: 10.1002/adma.202001452

https://doi.org/10.1002/adma.202001452

12.  AFM：蛋黄-壳结构纳米材料诱导细胞内氧化/热应激损伤以治疗癌症

肿瘤细胞因其独特的代谢特点，常表现出高水平的氧化还原稳态，这也有望作为肿瘤治疗的一个可行靶点。武汉大学张先正教授和孙云霞副教授将液态金属(LM)纳米颗粒作为模板，设计了一种蛋黄-壳结构的LM@ MnO₂ (LMN)，随后利用该LMNs负载肉桂醛(CA)以形成 CLMN，并进一步包覆透明质酸(HA)，以构建可用于癌症靶向治疗的CA&LM@MnO₂-HA纳米花(CLMNF)。

本文要点：

1）CLMNF颗粒可以迅速消耗谷胱甘肽(GSH)并产生锰离子，锰离子则能够进一步促进过氧化氢转化为羟基自由基(·OH)以杀灭癌细胞。并且随着GSH的缺失，细胞内氧化还原稳态的平衡向氧化方向倾斜，导致CA引起的氧化损伤放大，最终导致癌细胞发生凋亡。

2）结合其具有的显著近红外(NIR)光热转换性能，该新型结构CLMNF在体内也对肿瘤表现出了良好的生长抑制作用，由此表明利用纳米材料诱导癌细胞内发生氧化/热应激损伤有望作为一种有新型高效的抗癌治疗策略。

Miao-Deng Liu. et al. Yolk-Shell Structured Nanoflowers Induced Intracellular Oxidative/Thermal Stress Damage for Cancer Treatment. Advanced Functional Materials. 2020

DOI: 10.1002/adfm.202006098

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202006098

四、 药物递送

13. Angew：柔性-刚性混合相MOF结构的构建及其用于可控多药递送

多组分MOF材料包含多组独特的层次性孔隙，具有多种功能性以实现多种应用。武汉大学张先正教授构建了一类具有精确排列结构的柔性-刚性混合相MOFs，它具有独特的棒状体-八面体形貌。

本文要点：

1）研究表明，构建该混合型MOFs有两个重要前提：一是两种MOF之间的界面存在部分匹配的拓扑结构，二是MOFs的结构灵活性可以弥补晶格参数的差异。

2）此外，实验通过扫描透射电子显微镜能量色散x射线光谱元素映射观察到，该混合相MOF可以有区域选择性地负载多种分子，研究人员也这成功地将这一混合相MOF开发成为一种负载比可控、释放动力学可控的双药递送系统。

Xiao-Gang Wang. et al. Construction of Flexible-on-Rigid Hybrid-Phase Metal-Organic Frameworks (MOFs) for Controllable Multi-Drug Delivery. Angewandte Chemie International Edition. 2020

DOI: 10.1002/anie.202008858

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008858

14. ACS Nano: 高稳定性羰基铁配合物纳米给药系统在肿瘤治疗中的应用

金属羰基配合物在响应活化刺激时能很容易地释放一氧化碳(CO)。然而，由于金属羰基配合物在潮湿和氧气的自然环境条件下不稳定，其适用性受到限制。在此，武汉大学张先正等人报道了一种用于改善癌症治疗的羰基铁配合物纳米递送系统的合理设计。

本文要点:

1)证明了五羰基铁(Fe(CO)₅)可以在无氧环境下被封装到金纳米笼中，然后在有氧条件下在金纳米笼表面可控地形成氧化铁。氧化铁的形成有效地避免了笼状Fe(CO)₅的泄漏和氧化。

2)这种纳米材料具有良好的安全性、生物相容性和稳定性，可在近红外(NIR)照射下于肿瘤环境中特异性活化产生CO和铁。释放的CO导致线粒体损伤，并引发自噬。

3)更重要的是，在自噬过程中，含有铁和氧化铁的纳米材料会积累到自噬溶酶体中并导致自噬溶酶体的破坏。所产生的CO和铁在癌细胞中有极好的协同作用。

Xiao-Shuang Wang, et al. Highly Stable Iron Carbonyl Complex Delivery Nanosystem for Improving Cancer Therapy, ACS Nano, 2020.

DOI: 10.1021/acsnano.0c02516

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c02516

15.Adv. Drug. Deli. Rev：用于肿瘤治疗的多功能多肽

武汉大学刘传军副教授和张先正教授对用于肿瘤治疗的多功能多肽相关研究进行了综述。

本文要点：

1）用于药物递送的纳米系统可以根据实际需要将治疗性药物递送到需要的位置。由于多肽具有多样的生理功能，因此将多肽引入抗肿瘤纳米系统可以实现二者的优势互补，不仅能够避免多肽在体内的快速降解，而且也能提高纳米系统的智能性和功能性。

2）作者在文中对具有靶向性和刺激响应性的多功能多肽结构进行了介绍，并对近年来用于肿瘤治疗领域的多肽基多功能纳米材料进行了综述。

Ke Li. et al. Multifunctional Peptides for Tumor Therapy. Advanced Drug Delivery Reviews. 2020

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X20301460

五、气体治疗

16. AM：肿瘤光穿透差？试试无线充电

传统的光疗法面临着光穿透不足，难以到达深部病灶的问题，这大大降低了癌症治疗的可行性。于此，武汉大学张先正教授等人开发了一种可植入的一氧化氮（NO）释放装置，以实现对癌症的长期、远距离、远程可控气体治疗。

本文要点：

1）该装置由一个无线供电的发光二极管（wLED）和用聚二甲基硅氧烷（PDMS）包裹的S-亚硝基谷胱甘肽组成，从而获得NO释放wLED（NO-wLED）。

2）研究发现，无线充电可以触发NO-wLED释放NO，产生的NO浓度达到0.43×10^-6 m min^-1，这可以实现对癌细胞的杀伤作用。

3）体内抗癌实验表明，当植入的NO-wLED通过无线充电辐照时，原位癌的生长表现出明显的抑制作用。此外，手术后NO-wLED产生的NO可以预防癌症的复发。

通过体内照明，该策略克服了传统光疗法穿透力差、波长依赖性大的缺点，这也为通过无线充电远程控制的体内气体疗法提供了一种有前景的方法。

Li, B., et al., Nitric Oxide Release Device for Remote‐Controlled Cancer Therapy by Wireless Charging. Adv. Mater. 2020, 2000376.

https://doi.org/10.1002/adma.202000376

17.Biomaterials：仿生CO纳米发生器用于I型糖尿病治疗

糖尿病是一个日益严重的健康问题，并伴有严重影响患者生活质量和生存的炎症性并发症。一氧化碳(CO)因其抗炎、抗凋亡等特性，已成为治疗自身免疫性疾病的潜在治疗分子。在此，武汉大学张先正、曾旋、Rong Lei等人构建了一种基于介孔二氧化硅的仿生CO纳米生成器(mMMn)，用于I型糖尿病治疗。

本文要点：

1）此发生器负载有羰基锰（MnCO是一种CO分子前体药，在H₂O₂和·OH等活性氧刺激下能释放CO气体），并用巨噬细胞膜进行伪装。在巨噬细胞膜主动靶向炎症部位的驱动下，设计的mMMn可以有效地在I型糖尿病小鼠（连续给药链脲佐菌素（STZ））胰腺组织中蓄积。

2）研究发现，胰腺局部活性氧(ROS)可触发mMMn持续释放CO，通过减轻炎症反应和抑制β细胞凋亡，极大改善了糖尿病小鼠的血糖稳态。综上所述，外源性CO靶向胰腺组织为I型糖尿病的治疗开辟了一条新的途径。

Cheng Zhang, et al. Biomimetic carbon monoxide nanogenerator ameliorates streptozotocin induced type 1 diabetes in mice. Biomaterials, 2020.

DOI：10.1016/j.biomaterials.2020.119986

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119986

六、其他

18. Chem. Sci：分子鸡尾酒策略用于细菌“指纹”检测

越来越多的证据表明，微生物在调节人体健康和疾病方面起着至关重要的作用。因此，检测微生物对于理解微生物与疾病的相互作用以及进一步的疾病检测是非常有意义的。武汉大学张先正教授开发了一种联合代谢标记策略，即通过具有红、绿、蓝(RGB)三种不同荧光的代谢物衍生物来识别不同的细菌种类和微生物群。

本文要点：

1）与微生物共孵育后，这些荧光代谢物衍生物可与细菌结合，形成针对不同菌种、不同菌群的独特真彩“指纹”。该研究还构建了一种便携式光谱仪，可用智能手机自动进行比色分析，以方便地识别不同的细菌种类和微生物群。

2）实验通过对皮肤感染、菌血症等不同疾病小鼠的某些菌种和菌群的鉴定，验证了该策略的有效性；并通过对临床患者和健康人唾液样本的微生物菌群“指纹”进行图谱分析，证明了该策略能对口腔鳞癌、癌前的病变和健康状态进行准确地区分。

Sheng Hong. et al. RGB-Emitting Molecular Cocktail for the Detection of Bacterial Fingerprints. Chemical Science. 2020

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/sc/d0sc01704c#!divAbstract

19.Biomaterials综述：自由基用于癌症治疗

武汉大学张先正教授对自由基在癌症治疗领域中的应用研究进展进行了综述。

本文要点：

1）自由基通常被认为是一类具有高活性、短暂性和有害性的物种。事实上，也有一些自由基是不活跃，长寿并对人类健康有益的。由于具有这些独特的性质，自由基在多个领域都有着广泛的应用。其中，得益于其开壳层的电子结构，自由基在生物医学领域也有着独特的优势，如高反应性、光声和光热转换能力和分子磁性等。

2）作者在文中综述了近年来自由基在癌症治疗领域中的应用研究进展；介绍了一些能够可控产生自由基的典型材料及其在光动力治疗(PDT)、化学动力学治疗(CDT)、声动力治疗(SDT)、气体治疗、乏氧癌症治疗、光热治疗(PTT)、光声成像(PAI)和磁共振成像(MRI)中的应用实例。

Xiao Qiang Wang. et al. Free Radicals for Cancer Theranostics. Biomaterials. 2020

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220307201

此外，张先正团队2020年还发表了其他相关的高水平研究论文，由于篇幅关系就不在此一一展示，感兴趣的读者可前往该课题组网站进行学习。