納微顆粒為生物劑型工程的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。過程工程所生化工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生物劑型與生物材料團(tuán)隊(duì)馬光輝研究員和魏煒研究員等對此進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)制了一系列納微顆粒新劑型，成功用于腫瘤、糖尿病、乙肝等重大疾病的預(yù)防、診斷和治療。相關(guān)工作相繼發(fā)表于Nat Mater 2018, 17, 187、Nat Commun 2017, 8, 14537、Sci Adv 2019, 5, eaaw3192、Adv Mater 2019, 31, 1801159、Adv Sci 2017, 4, 1700083、ACS Nano 2015, 9, 4925-4938等，部分劑型已進(jìn)入臨床前和臨床研究。 

受限于細(xì)胞膜的屏障作用和細(xì)胞內(nèi)的降解因素，外源的酶分子難以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮高效的催化反應(yīng)。為解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)制備了新型的無定形態(tài)金屬有機(jī)骨架納米顆粒，用于酶分子的負(fù)載。 

該劑型能夠克服細(xì)胞膜屏障，將酶分子高效遞送進(jìn)細(xì)胞中，同時利用納米顆粒的保護(hù)作用，保證酶分子的天然活性，進(jìn)一步借助無定形態(tài)金屬有機(jī)骨架的介孔結(jié)構(gòu)（3-6 nm，晶態(tài)結(jié)構(gòu)僅1 nm），強(qiáng)化底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)擴(kuò)散（圖1 a-d）?；谏鲜鰞?yōu)勢，該劑型可用于細(xì)胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的原位檢測。 

以葡萄糖為例，經(jīng)過該劑型催化后的產(chǎn)物可以與相應(yīng)的熒光探針反應(yīng)，借助高內(nèi)涵技術(shù)在單細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)無損傷的實(shí)時定量檢測，可用于細(xì)胞代謝狀態(tài)的判斷以及正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的區(qū)分（圖1 e-j），為慢性病的監(jiān)控和癌癥的早期診斷提供了新思路。  

圖1無定形金屬有機(jī)框架納米劑型的構(gòu)建及其在細(xì)胞代謝物原位檢測中的創(chuàng)新應(yīng)用 

無定形納米載體（a）及酶-無定形納米載體復(fù)合物（b）的掃描電鏡圖；（c）Cryo-EM成像顯示無定形載體的結(jié)構(gòu)；（d）酶分子經(jīng)過負(fù)載后的表觀活性；不同代謝狀態(tài)下細(xì)胞的熒光強(qiáng)度變化圖（e）以及對應(yīng)高內(nèi)涵圖像（f）；正常肝細(xì)胞（橙色）和肝癌細(xì)胞（藍(lán)色）的熒光強(qiáng)度變化圖（g）以及對應(yīng)高內(nèi)涵圖像（h）；（i）不同細(xì)胞胞內(nèi)葡萄糖濃度和熒光強(qiáng)度的關(guān)系；（j）每種細(xì)胞熒光強(qiáng)度達(dá)到峰值時的對應(yīng)圖像。 

吳曉玲博士、岳華副研究員和博士生張?jiān)顬樵撜撐墓餐谝蛔髡撸赈x長聘副教授、魏煒研究員、張麟教授和李賽研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金以及國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目等支持。