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中科院院士赵宇亮南开谈“纳米生物效应及其应用”
2018-12-09

12月6日,中国科学院院士、国家纳米科学中心主任赵宇亮做客南开大学,在八里台校区中心实验室学术报告厅为南开师生作了题为“纳米生物效应及其应用”的学术报告。全场座无虚席,报告异彩纷呈,是一场既生动又深刻的学术盛宴。

赵宇亮首先从纳米生物学效应,即纳米体系与生命体系的相互作用的本质出发,为大家深入浅出地讲解了纳米粒子容易穿越生物屏障、容易吸附血液蛋白、容易进入细胞、容易诱发细胞内慢性炎症以及靶向不同器官等规律性、共性的重要现象。在此基础上,根据纳米粒子表面与蛋白之间的相互作用,他提出吸附模型和反应模型。纳米材料表面的蛋白吸附一方面降低了纳米粒子的急性生物毒性,另一方面造成了“隐身”效应,细胞难以启动外排机制,使得纳米粒子在体内滞留。而纳米粒子表面的缺陷活性位点则易于发生电子转移,催化细胞内活性分子的氧化还原反应;纳米粒子表面原子的电子供/受体的两性性质,易于与生物分子表面发生电子双向传递。

基于此,赵宇亮提出纳米药物可能更适合肿瘤等复杂疾病的治疗。不同于传统药物,纳米药物不再需要“钥匙”与“锁眼”的关系。因为其独特的表面效应,纳米药物不需要进入活性位点就可通过氢键、静电和范德华力等实现和蛋白质的相互作用,进而可以增加治疗的效率。此外,相比于传统药物简单的杀死肿瘤,基于纳米药物的生物学效应可以实现对肿瘤微环境的调控:纳米粒子利用肿瘤微环境的特异性实现原位自组装,利用纳米粒子特有的EPR效应破坏肿瘤屏障,进而切断肿瘤组织周围的新生血管系统,实现“监禁”肿瘤。这为肿瘤的治疗提供了新的策略。

赵宇亮还介绍了医学纳米机器人方面的研究进展,利用精确自组装功能DNA纳米机器,实现可控导航药物定点释放,进而传递凝血酶,切断肿瘤的供血系统。这是DNA纳米技术在癌症治疗应用中的重大创新和进步。

最后,赵宇亮认为,建立面向复杂体系的分析方法、基于纳米粒子特性进而设计多尺度多因子的协同增效是纳米医学亟待解决的科学问题与挑战。

赵宇亮深入浅出、高屋建瓴报告不仅使同学们了解到纳米医学领域的基础知识、前沿动态,更收获了新的科研思路,对纳米生物的未来有了前瞻性的理解。报告会结束后,同学们认真思考,踊跃提问,赵宇亮一一作出耐心的解答并高度评价了南开学子的科研素养。

中国科学院院士、化学学院院长陈军主持报告会。

赵宇亮为中国科学院院士、国家纳米科学中心主任、中国科学院高能物理研究所研究员。任国家科技部“国家纳米科技协调指导委员会”专家,国家科技部纳米科技重大研究计划“总体专家组”副组长,中国化学会“纳米化学”专业委员会主任,中国毒理学会“纳米毒理学”专业委员会主任,中国药学会“纳米药物”专业委员会主任。1985年毕业于四川大学化学系,1993年日本东京都立大学获博士学位。中科院“百人计划”入选者,国家杰出青年基金获得者,“973”首席科学家,中国科学院纳米重大项目共同首席科学家;中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任。目前主要从事纳米毒理学、纳米药物以及放射化学相关研究。创建了我国第一个“纳米生物效应与安全性”实验室,开创了纳米毒理学领域在我国的起步、形成和发展,同时使中国在该领域成为最具影响力的国家之一。曾获发展中国家科学院(TWAS)化学奖(2016)、国家自然科学二等奖(2012)、中国毒理学杰出贡献奖(2015),全国优秀科技工作者奖(2016)等奖励。2017年11月,当选中国科学院院士。2018年11月,当选发展中国家科学院院士。