Small Methods:树状大分子杂化纳米结构的设计和生物医学应用

树状大分子因其完美的球状结构、单分散性和可调节的功能化修饰,因而在纳米医学领域颇受研究者青睐。树状大分子,特别是聚酰胺-胺型树状大分子已经被用来构建不同的杂化纳米结构广泛用于生物医学研究,尤其是在药物传递、基因转染、分子影像诊断和诊疗一体化等方面取得了一系列进展。基于树状大分子的杂化纳米材料,一方面通过引入无机组分或颗粒赋予了杂化纳米材料光学、电磁学、造影诊断和治疗等性能,另一方面由于树状大分子的存在也同时解决了单纯无机纳米材料难以进一步化学修饰和功能化的弊端。通过结合树状大分子和无机纳米材料的各自优势,强强联合构建的多功能杂化纳米材料可以大大拓宽其纳米医学领域的应用范围。因此,如何有效地将纳米尺度的树状大分子和无机纳米颗粒或者金属离子整合起来,制备新型的多功能杂化纳米平台用于纳米转化医学成为领域内学者们广泛关注的一个新方向。

东华大学化学化工与生物工程学院史向阳教授课题组综述了近年来基于聚酰胺-胺型树状大分子的杂化纳米材料的设计及其生物医学应用的最新研究进展,相关工作发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201700224) 上 (Design and Biomedical Applications of Poly(amidoamine)-Dendrimer-Based Hybrid Nanoarchitectures)。该综述首先对基于聚酰胺-胺型树状大分子的杂化纳米材料的合成设计进行了系统性阐述, 介绍了基于树状大分子的纳米颗粒(包括树状大分子包裹的纳米颗粒、树状大分子稳定的纳米颗粒和树状大分子自组装的纳米颗粒)、基于树状大分子的金属络合物、基于树状基元的杂化纳米结构和核-壳杂化纳米结构的合成。进一步拓展综述了树状大分子杂化纳米材料在生物医学方面的应用,重点讨论了其在分子影像、非病毒基因载体及诊疗一体化方面的最新应用。此外,文章还指出杂化纳米材料的局限性和存在的挑战,其中包括更精确的结构控制、更有效的表面修饰以及杂化纳米材料的长期毒性。总之,基于树状大分子杂化纳米材料的设计和应用是一门涉及高分子化学、无机化学、材料科学、药学等多学科的综合领域,如何克服上述问题发展新一代多功能杂化纳米平台用于当前纳米转化医学还有很长的路要走。该综述对基于树状大分子的杂化纳米材料的设计思路提供了可行性借鉴,并有助于推进各种杂化纳米材料在纳米医学领域的实际应用。

相关工作得到了国家自然科学基金、上海市科委政府间国际合作项目、上海市教委上海高校特聘教授(东方学者)跟踪支持计划的资助。