封面文章|香港中文大学魏涛教授&江南大学刘威博士团队:利用倏逝波散射显微镜观察表界面纳米颗粒与蛋白的聚集行为

文摘   科学   2024-09-04 08:00   广东  

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Aggregate《聚集体》致力于发表聚集体科学领域的基础和应用研究,涵盖材料化学、物理、生物、应用工程等广泛领域的重要进展和创新性成果。

Aggregate 的收稿范围广泛,单分子或离子层次之上相关研究成果均符合期刊收稿范围,例如(但不限于):有机聚集体、无机功能材料、有机 / 无机杂化体系、高分子聚合物、纳米粒子、低维材料、金属有机骨架、超分子组装体、刺激响应体系、清洁能源、光电器件、光伏电池、发光材料、化学传感、生物探针、医学成像、疾病诊疗、药物递送等众多前沿领域。

Aggregate 鼓励打破学科藩篱,实现研究范式转移,在更高的结构层次上探索更复杂的系统和过程。


内封底



文章信息





通讯作者:刘威 (江南大学),韩洁 (香港都会大学),魏涛 (香港中文大学)

作者:刘威*,祝宇微,蒋航,周丽丹,郦轶男,吴家豪,韩洁*,杨成,蒋建中,魏涛*


Keywords:

aggregate
aging
evanescent light scattering
nanoparticles
protein corona

原文链接:

https://doi.org/10.1002/agt2.538


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文章简介


血浆蛋白诱导生物医用纳米颗粒的聚集现象已引起科学界的广泛关注。尽管对颗粒表面蛋白吸附、蛋白冠形成等过程已有多篇报道,然而,大多数研究仍局限在纳米颗粒悬浮液中。我们知道,纳米颗粒可通过胞饮或囊泡吞噬作用轻易突破人体黏膜屏障,进入血管与血浆蛋白发生接触,从而形成蛋白冠,并可能进一步诱发颗粒聚集现象。饮食、疾病、药物以及衰老可彻底改变血管内壁的结构与性质,例如脂肪、胆固醇等在动脉壁上积聚(动脉粥样硬化);此外,包括冠状动脉支架、人造心脏瓣膜在内的各种植入体也具有许多不同的表面性质。因此,如何在多变复杂的界面上动态观测并理解纳米颗粒与血浆蛋白的聚集行为,对新型纳米药物载体以及植入医疗器械的开发具有重要意义。

针对以上问题,江南大学刘威博士和香港中文大学魏涛教授团队提出了一种将表界面倏逝波散射与密度波动理论相结合的新方法,用以观测不同基底界面上纳米颗粒与血浆蛋白的聚集过程与老化效应 (图1)

图1.  倏逝波散射显微镜用于表界面纳米颗粒-蛋白聚集体的动态检测

研究发现,基底表面性质、颗粒表面活性基团以及纳米颗粒/蛋白质的浓度比对聚集体形貌、微观结构及团簇间相互作用产生重要影响(图2);无论在时间还是空间尺度上,该聚集体结构弛豫都呈现非平衡态,且观察到拉伸指数松弛 (SER) 与压缩指数松弛 (CER) 可共存于同一弛豫过程 (图3);聚集体局部黏附和动态异质性主要取决于蛋白冠动态组成、聚集体内部应力释放、以及蛋白介导的桥接作用 (图4)

图2. 聚苯乙烯纳米颗粒与血浆纤维蛋白原聚集体表征


图3. 纳米颗粒/纤维蛋白原聚集体的“快”弛豫与“慢”弛豫


图4.  纳米颗粒/纤维蛋白原聚集体表现出动态异质性

本项研究成功将对纳米颗粒与血浆蛋白聚集行为的观测从溶液中拓展到表界面,实现在受限空间下或微观界面上揭示聚集体老化效应背后的复杂机制,为面向心血管疾病治疗的纳米药物递送体系以及涉及血液接触医疗器械的基础研发提供新见解。

以上研究论文以“Aggregation and aging of nanoparticle–protein complexes at interfaces studied by evanescent-light scattering microscopy”为题发表于 Aggregate 期刊,论文第一作者为江南大学刘威博士与香港中文大学祝宇微博士,通讯作者为江南大学刘威博士,香港都会大学韩洁助理教授和香港中文大学魏涛教授。

(Aggregate 2024, 5, e538.)


通讯作者


刘威,博士,江南大学化学与材料工程学院讲师。2012年毕业于复旦大学物理系,2019年毕业于香港中文大学物理系,获哲学博士,师从吴奇院士。后于深圳大学和香港中文大学从事博士后研究工作。2022年入职江南大学。目前主要从事界面化学与光学检测技术相结合的开发与应用,研究方向包括光学测量生物大分子相互作用、胶体颗粒在表界面及受限空间下的扩散与聚集。迄今发表SCI论文十余篇,主持国家自然科学基金、中央高校基本科研计划等多项。


课题组欢迎有物理、化学、编程等背景的同学加盟!

有意向者请发送简历至邮箱:

weiliu@jiangnan.edu.cn

韩洁,博士,香港都会大学助理教授,博士生导师,主要从事环境化学、超分子化学、金属框架结构和材料等研究。迄今在 J. Am. Chem. Soc., J. Colloid Interface Sci., Sci. Total Environ., Environ. Technol. Innov. 等期刊上发表SCI论文近50篇,先后主持香港政府研究资助局 (RGC) 多个大型项目。

魏涛,香港中文大学化学系教授,博士生导师。现任香港中文大学理学院助理院长(研究),四川大学、山西大学、江南大学荣誉客座教授。2018年当选为英国皇家化学会会士(FRSC),担任多个期刊的编辑顾问委员会委员和编辑委员会委员。研究方向包括高分子、胶体、软物质设计与合成、纳米粒子合成与自组装等。1999年毕业于香港中文大学化学系,之后攻读博士学位,并于2003年获得博士学位。曾在德国巴斯夫公司、美国明尼苏达大学工作。自2006年起在香港中文大学任教。在 Angew. Chem. , Chem. Sci., Adv. Funct. Mater. 等期刊发表220余篇论文,其中20余篇作为封面文章,论文被引用超过8,000次,H-index为51,是该领域的顶尖学者之一。获得多项荣誉和奖项,包括2023年Paul J. Flory Polymer Research Prize, 2020年化学学会亚洲国际研讨会杰出讲座奖、2019年皇家化学学会会士(FRSC)等。主持20多项研究项目,包括香港研资局项目、国家自然科学基金项目等。


课题组链接:

https://www.cuhk.edu.hk/research/NgaiToGroup/index.html

1. 南京工业大学王小辉教授蛋白质聚集化学生物学研究团队&南京大学王晓勇教授:光控分子钳精准捕获β淀粉样蛋白特定寡聚体

2. 南开大学史林启教授团队&天津工业大学马飞贺研究员:“静电-疏水协同”纳米分子伴侣调控蛋白质折叠

3. 澳大利亚麦考瑞大学王玉玲教授团队:从蛋白质冠的角度探究形状依赖的蛋白质诱导的金纳米颗粒的稳定性

4. 中科院上海有机所刘聪研究员团队:淀粉样蛋白聚集体——结构与功能

5. 西湖大学张鑫教授&中科院大连化物所刘宇研究员&南京师范大学黄和教授团队:双功能分子探针揭示活细胞中蛋白质聚集体的不同粘度

6. Aggregate新锐科学家——中科院大连化物所刘宇研究员:AIE纳米材料对蛋白质稳定和细胞蛋白质稳态的影响


Aggregate 致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学,特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展,为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台,去分享聚集体研究的新发现和新突破,讨论聚集体研究的挑战和机遇。


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