新晋院士：顾宁
奇物论
2021-11-27
近日，中国科学院发布了2021年中国科学院选举产生了65名中国科学院院士和25名中国科学院外籍院士。依照惯例，奇物论编辑部近期会对今年的与生物医学材料相关领域的院士的近期研究进行整理，供大家学习和交流。
顾宁教授，东南大学首席教授，博士生导师。该课题组长期从事纳米医学材料研究，在医用高性能铁基纳米材料和磷脂材料制备、表征与生物效应等创新研究中做出系统性贡献，包括在国际上率先提出以铁基纳米材料和磷脂分子为两大基础材料，构建以磁性微泡为代表的诊疗一体化材料体系；研制并获批医用纳米氧化铁弛豫率国家标准物质和类酶活性测定的国家标准；创新合成磷脂制备与递药技术，研制出高纯合成磷脂获国药审中心备案，支撑建成国内目前唯一可生产并提供合成磷脂的企业，磷脂材料已用于国内外众多研究机构与药企的高端制剂研发。
以下为顾宁教授课题组近期发表的部分研究成果，供大家学习和交流。1. Adv. Mater：鞘氨醇1-磷酸脂质体脑胶质瘤靶向递送一氧化氮前体药物的研究如何靶向多形性胶质母细胞瘤(GBM)血管和增强脑血肿瘤屏障(BBTB)的渗透性是目前影响GBM治疗的两大难题。东南大学杨芳教授和顾宁教授构建了一种脂质体药物递送系统(S1P/JS-K/Lipo)，该系统利用鞘氨醇-1-磷酸(S1P)信号分子作为主动靶向配体，可将一氧化氮(NO)前药JS-K递送至GBM中。（1）研究发现，S1P/JS-K/ Lipo会在caveolin-1介导的胞内吞噬作用下主动地穿透BBTB，并会与GBM细胞高表达的S1P受体(S1PRs)发生特异性相互作用。实验利用GBM小鼠模型进行无损超声成像，观察到在GBM细胞中的谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)催化会JS-K以产生微小的NO气泡。（2）实验结果表明，这些NO气泡能够有效促进GBM细胞的死亡。这一研究所开发的S1PR靶向脂质体递送系统成功地实现了穿透BBTB和肿瘤靶向递送两大目标，为靶向治疗GBM和其他S1PR表达升高的癌症提供了一种有效的新方法。Yang Liu. et al. Sphingosine 1-Phosphate Liposomes for Targeted Nitric Oxide Delivery to Mediate Anticancer Effects against Brain Glioma Tumors. Advanced Materials. 2021DOI: 10.1002/adma.202101701https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.2021017012. Nano Today：Fe3O4@Pt纳米酶联合CXCR4拮抗剂协同治疗急性髓系白血病急性髓系白血病 (AML) 的复发和耐药性仍然是血癌死亡的主要原因。趋化因子受4/趋化因子配体12（CXCR4/CXCL12）的相互作用导致传统化疗后患者AML细胞残留微量，为后续复发埋下安全隐患。常规化疗对正常组织的毒副作用也严重限制了AML的临床治疗效果。为了克服这些问题，东南大学顾宁、张宇和中国医学科学院&北京协和医学院的许海燕等人设计了一种多功能纳米平台Fe3O4@Pt复合纳米酶结合CXCR4拮抗剂，旨在协同治疗AML，其中CXCR4拮抗剂用于特异性靶向AML细胞并显著干扰CXCR4 /CXCL12轴。在弱酸性溶酶体微环境中，通过Fe3O4@Pt 的顺序催化反应产生剧毒的活性氧 (ROS) 以触发 AML 细胞凋亡，而使正常细胞不受伤害。该纳米平台在体外和体内对AML表现出优异的协同治疗效果，可防止AML细胞归巢至骨髓并迁移至脾、肺和肝，从而延长AML小鼠的存活期。因此，这种设计的纳米平台在 AML 治疗的临床应用中具有潜力。
Fe3O4@Ptnanozymes combining with CXCR4 antagonists to synergistically treat acutemyeloid leukemia. Nano Today 2021.https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.1011063. Biomaterials：3D水凝胶通过调控物理微环境促进胰岛β细胞胰岛素合成和分泌的机制据报道，胰腺β细胞对细胞微环境具有机械敏感性，与将细胞置于常规二维 (2D) 细胞培养条件相比，将细胞置于更具生理相关性的微环境中可以产生更好的结果。于此，东南大学顾宁、南京医科大学韩晓、Ke Hu等人提出了一种新的三维 (3D) 策略，用于诱导基于水凝胶的多细胞球体形成，该水凝胶具有可调节的力学和界面特性。结果表明，MIN6 细胞可以感知底物并在具有可调物理特性的水凝胶上形成紧密聚集的单层或多细胞球体。与传统的 2D 细胞培养系统相比，在 3D 培养模型中培养的 MIN6 细胞的葡萄糖敏感性大大增强，其胰岛素含量（相对于蛋白质的量）增加了 7.3-7.9倍。此外，与2D对照组相比，MIN6细胞中一些关键因素如Pdx1、NeuroD1、Piezo1和Rac1的相对基因和蛋白质表达水平在3D平台上显著更高。研究人员相信，这种为生成多细胞球体而开发的 3D 细胞培养系统将成为临床胰岛移植中糖尿病治疗的有希望的平台。Three-dimensional cell-culture platform based on hydrogel with tunable microenvironmentalproperties to improve insulin-secreting function of MIN6 cells. Biomaterials2021.https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.1206874. ACS Sensors:细胞温度测量用于生物代谢监测温度是生命过程中的一个重要因素，因为热能传递参与了生物体的所有生物事件。由于技术上的限制，关于生命活动与温度变化之间的相关性还有很多信息有待探索。近年来，各种新的温度测量方法的出现促进了该领域的进一步研究。鉴于此，东南大学顾宁等人介绍了用于生物检测的温度传感器的最新进展及其在代谢研究中的相关应用。讨论了各种技术的优缺点，并提出了未来的前景。CellTemperature Measurement for Biometabolism Monitoring. ACS Sensors 2021.https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssensors.0c018375. SCIENCE CHINA Materials：基于离子纳米储库的双网络水凝胶用于胃穿孔封闭近年来可注射水凝胶用于内部组织损伤修复的研究取得了一定进展，但将其用于胃穿孔治疗时，依然面临强酸性胃液及胃壁的剧烈形变带来的严峻问题。为了解决这类问题，提出了一种基于纳米离子储库（INR）的双网络水凝胶策略，该水凝胶具有优异的粘附和机械性能，可以简便地涂覆于穿孔部位，在封堵穿孔的同时促进组织修复。结果显示，聚丙烯酰胺（PAM）可以在蓝光下5秒内在胃组织上交联形成第一重网络，并通过机械互锁增强粘附性能；此外，纳米羟基磷灰石作为纳米离子储库可在酸性环境下释放Ca2+，与海藻酸钠（SA）形成第二重网络，抑制水凝胶在胃液中的溶胀。同时，通过在体系中引入EDC/NHS，促进了水凝胶-组织界面上酯酰胺共价键的形成，进一步增强了粘附力。这种通过纳米离子储库策略获得的双网络水凝胶可作为胃穿孔乃至其他类似生物医学问题的潜在解决方案。Yuehui Yuan, et al., Ionic nano-reservoir based dual network hydrogel for gastric perforation sealing.CIENCE CHINA Materialshttps://doi.org/10.1007/s40843-021-1849-3
顾宁，东南大学首席教授，博士生导师。教育部重要人才工程入选者，第七届“全国优秀科技工作者”。中国微米纳米技术学会会士、美国医学与生物工程学会会士（AIMBE Fellow）。国家纳米研究重大科学研究计划项目两任首席科学家、国家重点研发计划项目负责人、国家自然科学基金创新研究群体项目主持人、全国百篇优博指导教师。
顾宁教授长期从事纳米医学材料研究，在医用高性能铁基纳米材料和磷脂材料制备、表征与生物效应等创新研究中做出系统性贡献：在国际上率先提出以铁基纳米材料和磷脂分子为两大基础材料，构建以磁性微泡为代表的诊疗一体化材料体系；发明磁致内热法、液相中微纳颗粒磁矩图像法测量等新方法，发现铁基纳米材料的双酶与多酶效应并阐明机制，研制并获批医用纳米氧化铁弛豫率国家标准物质和类酶活性测定的国家标准；研发出高性能医用磁性微纳材料，已广泛应用于核酸转染与蛋白分离、化学发光检测等新品研发与临床诊断；研发的多聚糖超顺磁氧化铁静脉注射液，临床研究除补铁治疗外可用于磁共振影像增强，为新一代磁共振对比剂奠定基础；创新合成磷脂制备与递药技术，研制出高纯合成磷脂获国药审中心备案，支撑建成国内目前唯一可生产并提供合成磷脂的企业，磷脂材料已用于国内外众多研究机构与药企的高端制剂研发。
发表SCI期刊论文500余篇，正面他引万余次，编著三部，授权发明专利百余件。获国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖、教育部高等学校自然科学一等奖、江苏省科学技术一等奖、第46届“日内瓦国际发明展”特许金奖等科技奖项。
课题组网站：https://lbmd.seu.edu.cn/nano/main.htm
