基于模块化纳米-生物界面的功能性生物集成器件

纳米技术与生物医药协同蓬勃发展和进步是有目共睹的,在诊断,治疗和再生医学等方面,纳米材料的应用已经越来越显著,纳米技术与生物医学领域的结合也被称之为纳米生物界面,它就像一颗新生的明星,在生物医学的银河中熠熠生辉。

近年来,有关各种维度纳米生物界面的报道有很多,例如,零维(0D)纳米粒子,一维(1D)纳米线,二维(2D)纳米膜,到三维(3D)纳米材料。相关研究已证明可通过改变纳米材料的表面化学、粒径、形状、表面形态等方面来调节纳米材料与各级生物实体(如蛋白质,DNA,膜,细胞器,细胞,组织和器官)界面之间一系列的动态生物物理化学相互作用的研究,这成为纳米生物界面的可编程性理论基础。而新兴的3D纳米材料,在融合了0D,1D,和2D不同维度纳米材料各自的优点的基础上,又进一步推动了许多高度集成、可执行多任务的功能性器件的开发。这些不同纬度纳米生物界面不但赋予了生命医用器件蓬勃发展注入了新动力,更为通过纳米生物界面的精准编程而制造多功能生物集成器件勾勒了雏形。最重要的是,这些研究亦可为精准医疗发展提供新的可能。

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最近,新加坡南洋理工大学陈晓东教授和厦门大学吴云龙副教授团队针对可编程纳米生物界面及功能性生物集成器件这个两个新颖而有趣的热点加以整理综述。该团队通过对近些年可编程性的纳米生物界面在功能性生物集成器件的研究成果进行总结分析,详细论述了多种维度的纳米生物界面各自作为不同的功能模块的可编程性和独特功能性(如诊断成像,药物运输,生物电子通讯和智能再生医学),并实例详解如何利用这些模块搭建功能性生物集成器件(如可植入式器件,柔性可穿戴设备)。他们重点强调了可编程的纳米生物界面在生物医学领域的内在优势和按需组装的功能性生物集成器件在生物医学上的应用。该综述将“层次化”的纳米生物界面编程与界面相互作用的研究相结合,为个性化纳米医学指引新的方向。通过这篇综述,我们可以展望在未来医学领域,根据不同的生物组织类型和疾病发展情况构建功能性生物集成器件,实现更加安全和个性化的诊断和治疗。就像综述中所畅想的,可编程的纳米生物界面一定会为精准纳米医学开辟新的篇章。相关研究成果发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201605529)上。