日前，中國科大學(xué)過程工程所生化工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（）與復(fù)旦學(xué)院（THU）合作首次證明了二維材料氧化石墨烯（GO）才能與細(xì)胞膜產(chǎn)生披薩超級結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模式圖，并實(shí)現(xiàn)抗生素在膜磷脂層內(nèi)的有效運(yùn)輸，開辟了抗生素精準(zhǔn)遞送新模式，為生物醫(yī)藥全新制劑的設(shè)計(jì)和新型納米粒子的應(yīng)用提供了方向。
納微米粒子與細(xì)胞間互相作用對其后續(xù)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用至關(guān)重要。生化工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生物材料與生物制劑課題組的馬光輝研究員和魏煒研究員進(jìn)行了一系列研究，發(fā)覺二維顆粒與傳統(tǒng)顆粒具有迥然不同的特殊生物學(xué)效應(yīng)（如：在細(xì)胞膜表面通過激活熱學(xué)訊號實(shí)現(xiàn)免疫活化、在細(xì)胞內(nèi)限域空間通過折疊形變誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡），通過合理化設(shè)計(jì)，可明顯提高卡介苗免疫應(yīng)答療效、實(shí)現(xiàn)抗肺癌智能診治及實(shí)時確診。相關(guān)工作相繼發(fā)表于,2017,8,14537；,2012,33,4013;Chem,2013,49,3902；ACSApplMater,2015,7,5239；,2015,7,19949；ACSApplMater,2017,9,27396。
石墨烯-生物膜超級結(jié)構(gòu)似乎已有預(yù)測，但始終沒有被否認(rèn)。這次細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模式圖，生化室馬光輝研究員團(tuán)隊(duì)除了借助冷藏透射等觀察到GO-生物膜披薩及其產(chǎn)生過程，還闡明了該超級結(jié)構(gòu)對細(xì)胞粗糙度、細(xì)胞流動性和細(xì)胞膜強(qiáng)度的影響；更重要的是，GO可以利用該結(jié)構(gòu)使更多抗生素步入細(xì)胞膜間，實(shí)現(xiàn)抗生素在膜磷脂雙分子層的快速運(yùn)動和擴(kuò)散，遠(yuǎn)優(yōu)于脂類體對膜特異性抗生素的胞內(nèi)遞送療效，明顯降低對癌細(xì)胞的殺傷能力。上述披薩結(jié)構(gòu)、膜間擴(kuò)散動力學(xué)和抗生素遞送過程，由北大學(xué)院進(jìn)行了全面的估算模擬和機(jī)制解析。
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石墨烯-生物膜“三明治”超級結(jié)構(gòu)及其在抗生素遞送中的
潛在應(yīng)用
（左）模擬圖；（中）冷藏透射相片；（右）膜間遞送抗生素（GO-VTB）的優(yōu)勢結(jié)果
Theanditsindrug
(Left):;()cryo-TEM;and(right)drug(GO-VTB)ofthe-.
相關(guān)工作發(fā)表于2019,June7（），陳鵬宇博士（THU）和岳華副研究員（IPE）為本文第一作者，燕立唐院長（THU）和魏煒研究員（IPE）為通信作者。該工作得到了基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目以及國家重點(diǎn)研制計(jì)劃項(xiàng)目的支持。