发表期刊：Nature Nanotechnology

作者单位：武汉大学

DOI：10.1038/s41565-023-01575-0

接触广泛使用的惰性纤维纳米材料（例如玻璃纤维或碳纳米管）可能会导致类似石棉的肺部疾病，成为一个重要的环境和健康问题。然而，这种纤维的发病机制的起源尚未明确。在这里，我们报告了一种电化学纳米传感器，用于监测和定量表征单个巨噬细胞对玻璃纳米纤维的吞噬过程中反应物种释放的通量和动力学。我们发现，单个巨噬细胞在吞噬杯附近存在活性氧和氮物种的强烈长期释放。如体外共培养和体内实验所示，活性氧和氮物种的持续大量泄漏会损伤外周细胞，最终转化为慢性炎症和肺损伤。

发表期刊：iMeta

作者单位：湖北洪山实验室

DOI：10.1002/imt2.165

食用膳食纤维和花青素与癌症（CRC）发病率较低有关。这项研究仔细研究了富含膳食纤维和花青素的黑米饮食（BRD）的潜在抗肿瘤特性。我们的研究结果表明，与对照饮食喂养的小鼠相比，小鼠对BRD具有显著的抗肿瘤作用，表现为肠道肿瘤的大小和数量减少，从而延长了寿命。此外，从喂食BRD的小鼠到无菌小鼠的粪便移植导致结肠细胞增殖减少，同时保持了肠道屏障的完整性。BRD与肠道微生物群组成的显著变化有关，特别是益生菌菌株均匀拟杆菌和乳杆菌的增加。还记录了肠道代谢物的显著变化，包括吲哚-3-乳酸和吲哚的上调。这些代谢物已被鉴定为刺激肠道芳香烃受体途径，抑制CRC细胞增殖和结直肠肿瘤发生。总之，这些发现表明，BRD可能通过促进保护性肠道微生物群和代谢产物谱来调节肠道肿瘤的进展。这项研究强调了全谷物食品的潜在健康优势，强调了黑米在促进健康方面的潜在效用。

发表期刊：ACS Nano

作者单位：香港理工大学

DOI：10.1021/acsnano.3c03556

肌腱手术后的早期氧化应激、炎症反应和感染与随后的肌腱周围粘连形成高度相关，这可能会降低修复肌腱的质量和功能。尽管已经提出了各种抗炎和/或抗菌移植物来改变规模，但它们中的大多数都存在药物引起的不良反应、低机械强度和组织粘附性的不确定性。在这里，受肌腱解剖和粘连发展的病理生理学的启发，开发了一种粘性和坚固的双层Janus贴片，其面向手术肌腱的内层是一个多功能电纺水凝胶贴片（MEHP），进一步被面向周围组织的聚乳酸（PLLA）纤维外层包围。具体来说，MEHP是通过明胶甲基丙烯酰基（GelMA）和氧化锌（ZnO）纳米粒子制备的，它们首先进行共电纺丝，然后用单宁酸（TA）处理。内部MEHP具有优异的机械性能、粘附强度和出色的抗氧化、抗炎和抗菌性能，可以粘附在损伤部位，为肌腱再生提供有利的微环境。同时，外PLLA充当物理屏障，防止外源性细胞和组织侵入缺损部位，减少肌腱周围粘连的形成。这项工作证明了一种无药物移植物的概念，该移植物具有各向异性粘合剂和生物功能，通过减轻早期炎症和氧化损伤，但支持组织再生，并在修复和重塑的后期减少肌腱粘附，从而协调受伤肌腱的愈合阶段。据设想，这种Janus贴片可以为安全有效的肌腱治疗提供一种有前景的策略。

发表期刊：Small

作者单位：省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室

DOI：10.1002/smll.202202235

心脏微生理系统是精确的体外平台，可以揭示心脏病的生物学机制，加速该领域的药物研究。目前的心脏微生理设备和芯片上的器官由多层通过复杂的多步骤过程制备而成。掺入无机光子晶体可能会导致长期的生物相容性问题。本文中，通过原位聚合将剪切取向的膜纤维素纳米晶体（TCNC）锁定在水凝胶网络中，制备了具有各向异性结构颜色的微图案水凝胶，从而可以可视化和监测心肌细胞。各向异性水凝胶由具有明亮干涉色的高度有序的TCNC和具有优异生物相容性的微槽甲基丙烯酸明胶组成。微槽图案诱导心肌细胞排列，心肌细胞的自主跳动导致水凝胶变形，动态改变干涉颜色。这些微图案水凝胶可以通过透射光谱中的波长偏移，无创地监测药物治疗和电刺激下心肌细胞的实时变化。该系统为检测心脏组织的心率提供了一种新方法，可能有助于高通量开发。

发表期刊：Nature Communications

作者单位：武汉大学人民医院

DOI：10.1038/s41467-025-56891-x

异位脂质沉积、线粒体损伤和炎症反应导致糖尿病肾病（DKD）的发展；然而，这些过程之间的机械联系尚不清楚。在这项研究中，我们证明神经酰胺合酶6（CerS6）主要位于肾小球足突细胞中，并在两种不同的糖尿病小鼠模型中上调。足细胞特异性CerS6敲除可改善雄性糖尿病小鼠和阿霉素诱导的肾病雄性小鼠的肾小球损伤和炎症反应。相反，足细胞特异性的CerS6过表达足以诱导蛋白尿。从机制上讲，CerS6衍生的神经酰胺（d18:1/16:0）可以在Glu59残基与线粒体通道蛋白VDAC1结合，引发线粒体DNA（mtDNA）泄漏，激活cGAS STING信号通路，最终促进肾脏的免疫炎症反应。重要的是，在DKD和局灶节段性肾小球硬化症（FSGS）患者的肾活检中，CERS6在足细胞中的表达增加，CERS6的表达水平与肾小球滤过率呈负相关，与蛋白尿呈正相关。因此，我们的研究结果表明，靶向CERS6可能是治疗蛋白尿性肾病的一种潜在策略。

发表期刊：METABOLISM-CLINICAL AND EXPERIMENTAL

作者单位：武汉大学人民医院

DOI：10.1016/j.metabol.2022.155245

介绍

足细胞糖酵解受损导致糖尿病肾病（DKD）的发生。足细胞损伤的特征是细胞骨架重塑和足突融合。糖尿病中糖酵解受损可能导致足细胞能量供应的转换。然而，足细胞能量供应紊乱影响足细胞细胞骨架结构的潜在机制尚不清楚。

方法

对db/db小鼠的肾小球进行代谢组学和转录组学分析，以检查葡萄糖、脂肪和氨基酸的分解代谢。鸟氨酸分解代谢靶向db/db和足细胞特异性丙酮酸激酶M2敲除（PKM2-podoKO）小鼠。在体外，调节鸟氨酸脱羧酶（ODC1）的表达，以研究鸟氨酸分解代谢对哺乳动物雷帕霉素靶点（mTOR）信号传导和培养足突细胞细胞骨架重塑的影响。

结果

肾小球的多组学分析表明，在糖酵解条件较差的情况下，db/db小鼠的鸟氨酸代谢比db/m小鼠增强。此外，与糖尿病PKM2flox/flox小鼠相比，糖尿病PKM2 podoKO小鼠足细胞中的鸟氨酸分解代谢被夸大。在体内，二氟甲基鸟氨酸（DFMO，ODC1抑制剂）的给药减少了db/db小鼠的尿白蛋白排泄，缓解了足突融合。在体外，2-脱氧-d-葡萄糖（2-DG）暴露诱导足突细胞mTOR信号激活和细胞骨架重塑，ODC1敲除可缓解这一过程。从机制上讲，大脑中富集的一种小GTP酶-Ras同源物（Rheb）是mTOR信号的传感器，通过暴露于腐胺（鸟氨酸分解代谢的代谢产物）而被激活。

结论

这些发现表明，糖尿病条件下足细胞糖酵解受损会增强鸟氨酸分解代谢。鸟氨酸分解代谢的代谢产物通过Rheb参与mTOR信号激活和DKD足细胞的细胞骨架重塑。

发表期刊：CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL

作者单位：武汉大学

DOI：10.1016/j.cej.2021.133748

新型近红外（NIR）光响应聚合物具有高度生物相容性、穿透性和生物稳定性等优点，是癌症光动力治疗的理想选择。在此，通过开环聚合合成了一种具有聚集诱导发射（AIE）特征的近红外阳离子聚合物（DCPN-2），以实现对分子内运动的有力限制，从而产生直径约为200 nm的纳米粒子（NP）。DCPN-2在近红外区域（>650nm）显示出明亮的发射，覆盖了大部分可见光范围，并在光照下有效地产生活性氧（ROS）。重要的是，光照射下DCPN-2治疗对肿瘤生长的抑制作用在体外和体内都得到了证实。总之，本研究不仅为癌症光电治疗提供了潜在的NIR AIE聚合物，而且为未来生物医学应用提供了一种设计生物相容性光响应聚合物的新策略。

发表期刊：Journal of Advanced Research

作者单位：武汉大学中南医院

DOI：10.1016/j.jare.2024.07.038

介绍

CRISPR/Cas9基因编辑技术显著推进了基因治疗，基因载体是其成功的关键因素之一。聚β氨基酯（PBAE）是一种独特的非病毒阳离子基因载体，已知可提高细胞内活性氧（ROS）水平，这可能会导致细胞毒性，从而影响基因转染效率（T.E.）。

目的

开发一种简单但有效的策略，以提高PBAE在体内和体外的基因递送能力和生物安全性。

方法

我们使用谷胱甘肽（GSH），一种临床使用的能够调节细胞内ROS水平的药物，制备了一种含有PBAE质粒纳米颗粒（NP）的混合系统。该系统在体外通过流式细胞术、RNA-seq、聚合酶链式反应（PCR）和Sanger测序进行了表征，并通过成像、PCR、Sanger测序和组织学分析评估了其在体内的安全性和有效性。

结果

GSH PBAE质粒NP的粒径为168.31 nm，ζ电位为15.21 mV。与各种细胞系中不含GSH的PBAE质粒NPs相比，观察到T.E.和基因编辑效率提高了10%至100%。体外结果证明，与PBAE质粒NP相比，GSH PBAE质粒NPs将细胞内ROS水平降低了25%-40%，将上调/下调基因的总数从4952减少到789，并显著避免了与细胞氧化应激反应和细胞生长调节信号通路相关的基因表达紊乱。它们还表明，基因转染后对细胞周期的影响较小，溶血较轻，细胞存活率较高。此外，GSH杂合PBAE质粒NP在爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）感染的小鼠肿瘤模型中表现出优异的安全性和改善的肿瘤抑制能力，通过递送CRISPR/Cas9基因编辑系统靶向切割EBV相关癌基因并下调表达水平。这种简单但有效的策略有望促进非病毒载体基因递送的临床应用。

图形摘要

GSH杂化PBAE质粒NP抑制了阳离子聚合物PBAE诱导的细胞内ROS生成，从而减轻了氧化应激，最大限度地减少了基因表达干扰，从而降低了细胞毒性并增强了基因递送。

发表期刊：CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL

作者单位：华中科技大学

DOI：10.1016/j.cej.2020.127989

含有元素碲（Te）的纳米粒子在生物医学应用中引起了广泛关注。然而，Te纳米粒子的理想合成方法和有效的抗癌策略仍然是巨大的挑战。在这项研究中，原位合成了基因工程多肽（PC10ARGD）包覆的Te纳米棒（P-TeNRs）。TEM证实了平均长度为25.2±4.65 nm、直径为6.5±0.83 nm的P-TeNR具有优异的分散性。将PC10ARGD集成到Te纳米棒的表面，以提高P-TeNR的稳定性和生物相容性。P-TeNRs在近红外激光照射下表现出优异的光热转换性能，在超声波（US）照射下具有活性氧（ROS）产生能力，可以实现肿瘤的光热治疗和声动力治疗。与单一光热疗法和声动力疗法相比，体外和体内实验结果表明，联合疗法对乳腺4T1肿瘤具有协同作用。此外，体内毒性试验结果表明，合成的P-TeNRs的毒性可以忽略不计。这些结果表明，这种P-TeNR可以被设计成一种新型的治疗纳米平台，用于肿瘤的协同光热声动力治疗。

发表期刊：JOURNAL OF NANOBIOTECHNOLOGY

作者单位：华中科技大学同济医学院附属协和医院

DOI：10.1186/s12951-024-02728-6

椎间盘退变（IVDD）的特征是髓核细胞（NPC）的衰老和活力下降，这通常是由线粒体功能障碍引起的。本研究阐明，间充质干细胞（MSCs）通过分泌含线粒体的微囊泡（mitoMVs）在减缓鼻咽癌衰老中起着至关重要的作用。此外，这表明静磁场（SMF）增强了MSCs分泌有丝分裂多能干细胞。通过区分有丝分裂MV的产生和外泌体，本研究将重点转移到理解SMF干预的分子机制上，强调货物运输和质膜出芽过程，RNA测序表明基于微管的运输蛋白Kif5b的潜在参与。该研究进一步证实了Rab22a和Kif5b之间的相互作用，揭示了Rab22a在将有丝分裂MVs分选为微囊泡（MVs）中的作用，并可能介导随后的质膜出芽。随后构建的甲基丙烯酸明胶（GelMA）水凝胶递送系统进一步解决了体内应用的挑战，并验证了丝裂霉素V在延缓IVDD方面的巨大潜力。这项研究不仅揭示了SMF增强线粒体MV分泌的分子复杂性，还为未来的IVDD治疗策略提供了创新的视角。

发表期刊：BIOMATERIALS

作者单位：华中科技大学

DOI：10.1016/j.biomaterials.2019.119636

声动力疗法（SDT）因其固有的更深的组织穿透力而迅速发展成为传统光动力疗法的有力替代品。然而，单次SDT剂量不能根治，因为肿瘤的长期缺氧限制了其治疗效果。在此，我们开发了一种具有双pH/超声响应、同源靶向和低光毒性的仿生纳米平台，用于一氧化氮（NO）气体疗法与SDT的联合治疗，以解决这一问题。该纳米平台由咪唑分子筛骨架-8材料组成，通过一步封装嵌入亚硝基谷胱甘肽（GSNO）和二氢卟吩e6（Ce6），然后被同源肿瘤细胞膜包裹。体外和体内实验表明，仿生纳米平台具有优异的生物相容性，并通过同源靶向在肿瘤中显示出更高的保留率。重要的是，它可以在酸性肿瘤微环境中可持续地释放包封的药物，并通过超声波加速降解（US）。此外，由US触发的GSNO释放的NO和Ce6产生的活性氧相互反应，产生高活性的过氧亚硝酸盐，以抑制肿瘤的生长。此外，通过反复的US照射，可以长期缓解肿瘤缺氧，从而实现有效的气声联合治疗。本研究充分利用美国的优势，为癌症的高性能治疗提供了新的策略。

发表期刊：Advanced Healthcare Materials

作者单位：省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室

DOI：10.1002/adhm.202401412

临床上，用于修复短距离神经损伤（<5mm）的常规缝合线可能会导致不受控制的炎症和瘢痕形成，从而对神经再生产生负面影响。为了短距离修复横断的周围神经，通过合成马来酸和多巴胺双官能化的真菌源壳聚糖（DM），随后光聚合DM前体溶液，制备了一种快速形成、坚固的粘附性壳聚糖水凝胶。水凝胶在紫外光照射下（≈2 s）迅速聚合，具有很强的粘合强度（273.33±55.07 kPa），有助于神经残端的快速粘合。特别是，其28天的定制降解曲线支持了早期间隙桥接和随后的神经再生。此外，去铁胺（DFO）是一种促血管生成药物，被加载到水凝胶中以实现可持续释放，协同加速轴突生长。使用3mm长的大鼠坐骨神经缺损模型来研究DM@DFO水凝胶用于修复周围神经缺损。60天后DM@DFO水凝胶显著优于传统缝合线和纤维蛋白胶，通过减少炎症、抑制瘢痕形成和加速修复后14天内的血管再生来改善运动和感觉恢复。这项工作突出了DM@DFO水凝胶作为一种有前景的组织粘合剂，可用于有效的短距离周围神经修复。