我校轻工学院、华西医院与国际合作团队联合发表重要综述总结生物质医学领域研究进展

图1 论文选为Chem Soc Rev当期正封面

生物质资源是自然界重要的可持续再生资源，同时具有良好的生物相容性和生物活性，广泛地作为原材料构建各种功能性材料，包括纳米颗粒、水凝胶、生物材料表面修饰材料等。该领域也成为材料学与生物医学、生物技术重要的交叉学科发展方向。我校轻工科学与工程学院郭俊凌教授团队专注生物质材料在生物医学领域的应用，开展了系列围绕植物多酚和胶原蛋白材料的研究，将其利用在纳米递送系统(Angew. Chem. Int. Ed., 2019,Adv. Sci., 2019,Adv. Funct. Mater., 2020,Theranostics, 2022,Theranostics, 2022,Angew. Chem. Int. Ed., 2014)、细胞工程化与治疗(Adv. Mater., 2020,Nat. Communi., 2022,Science2018)、生物医学材料功能化(Biomaterials, 2022,Biomaterials, 2021,Bioact. Mater., 2022,Bioact. Mater., 2021,J. Hazard. Mater., 2022,J. Hazard. Mater., 2021)、自组装及超分子化学(Sci. Adv., 2021,Appl. Phys. Rev., 2022,Matter2022,Nat. Nanotechnol., 2016)等应用领域。

在生物医学领域，随着多种新型治疗手段在临床中的广泛应用，如细胞治疗(循环和免疫细胞等)、免疫治疗(免疫调节剂、单克隆抗体、检查点抑制剂、溶瘤病毒和疫苗等)、基因治疗(基因沉默和干扰、反义疗法、基因编辑等)以及主动靶向治疗(抗体-药物偶联物等)，围绕这些先进疗法的研究受到了产业的广泛关注。尽管针对多种先进治疗手段的研究取得了重大进步，但仅有少量的先进治疗方法成功进入临床转化，其原因包括免疫系统的导致的排异、脱靶细胞毒性、作用时长有限、个体间疗效差异大。为了解决这些挑战，实现跨学科专业知识的团队需要融合协作，以进一步释放先进治疗的应用潜力和拓宽交叉学科的内涵。

近日，我校郭俊凌教授受邀在国际顶级期刊《Chemical Society Reviews》发表重要综述总结了生物质材料在生物医学领域的研究进展，题为“Nanostructured particles assembled from natural building blocks for advanced therapies”，并获选当期的正封面论文(图1)。该综述首先详细阐述了多种目前用于构建纳米颗粒的生物质材料，包括蛋白质、脂质、多糖、小分子儿茶酚胺、天然多酚、细胞膜和外泌体(图2)，介绍并讨论了它们的天然特性以及可比性能，并强调了基于生物质材料的纳米颗粒在克服多种先进疗法相关的关键挑战中的重要性。其次介绍了基于生物质材料的纳米颗粒在目前先进疗法方面的突出体现，包括过继细胞疗法、免疫治理、基因疗法、主动靶向药物递送、光声疗法和成像、光热疗法以及多种手段相结合的联合疗法，讨论了当前将生物质材料用于先进治疗相关纳米颗粒合成的挑战和趋势，并归纳了现阶段具有可行性的生物质材料相关纳米颗粒的设计策略和原则(图3)。我校华西医院肝脏外科助理研究员廖皓天与澳洲皇家墨尔本理工大学Yi Ju研究员为共同第一作者，郭俊凌教授与国际著名材料学家、墨尔本大学教授Frank Caruso FRS院士为该论文的共同通讯作者。

图2 生物质材料用于先进疗法相关纳米颗粒的合成

图3生物质材料的关键功能特性及其在先进疗法纳米颗粒设计中的应用

该文最后对生物质医学领域的前景进行了展望，作者们提出尽管在使用生物质材料纳米颗粒进行先进疗法方面取得了重大进展，但仍存在许多挑战，亟需对纳米颗粒进行创新性的设计。由于合成生物学的最新发展，目前可以实现基于生物质材料混合模块的治疗方法。同时，新的生物活性分子的发现可扩展生物质材料纳米颗粒设计和工程化思路。然而，需要进一步的实验研究证实这些新的生物衍生化合物的特性是否可以转化为生物学功能，以及这些材料如何用于解决当前先进疗法中的挑战。另一方面，未来相关领域的研究需进一步加深对生物-纳米相互作用的理解，尤其需要关注免疫系统的参与及其与机体内的生物学过程合作来治疗疾病的机制(如材料辅助免疫疗法)和降低复杂生物系统中材料免疫原性的方法。

上述研究工作得到“国家海外高层次人才计划”、“国家自然科学基金(22178233)”、“制革清洁技术国家工程研究中心人才经费”、“高分子材料工程国家重点实验室人才经费(sklpme 2020-3-01)”、“双一流学科重点建设经费”的资助支持。

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