纳米材料体内行为研究新突破 国家纳米中心在纳米蛋白冠介导的转运与生物利用研究方法上取得重要进展

国家纳米科学中心在纳米材料研发领域取得重要研究进展，特别是在纳米蛋白冠介导的纳米材料体内转运和生物利用等关键研究方法上实现了创新突破。这一进展不仅深化了对纳米材料与生命系统相互作用机制的理解，也为纳米材料的安全应用与高效设计奠定了坚实的科学基础。

纳米材料因其独特的物理化学性质，在生物医学、能源、环境等领域展现出巨大应用潜力。当纳米材料进入生物体内，会迅速与生物流体（如血液）中的蛋白质等生物分子相互作用，形成一层动态的、复杂的生物分子吸附层，即“纳米蛋白冠”。这层冠冕并非被动包裹，而是深刻改变了纳米材料的原始表面特性，进而显著影响其在体内的命运，包括转运路径、组织分布、细胞摄取以及最终的生物效应和清除过程。因此，准确揭示纳米蛋白冠的形成规律、组成及其介导的生物学行为，是评估纳米材料生物安全性、优化其治疗效能的核心挑战。

长期以来，相关研究面临方法学上的瓶颈：如何在复杂的体内环境中，动态、原位、高分辨地解析纳米蛋白冠的组成与结构演变，并精准追踪其介导的纳米材料转运与代谢全过程。国家纳米中心的研究团队针对这一系列难题，发展了多学科交叉融合的创新研究方法体系。

在蛋白冠分析技术上，团队开发了新型的亲和分离与高灵敏度质谱联用策略，结合先进的生物信息学工具，能够更全面、更精准地鉴定和定量纳米材料表面吸附的蛋白种类及其丰度变化，甚至能解析特定构象或翻译后修饰的蛋白，从而绘制出更精细的体内纳米蛋白冠“图谱”。

在动态追踪与可视化方面，研究团队巧妙整合了多模态成像技术（如活体光学成像、放射性标记示踪、高分辨电子显微镜等）与分子探针技术。这使得科学家能够像“实时直播”一样，在活体动物模型中，无创或微创地观察带有特定蛋白冠的纳米颗粒如何穿越生物屏障（如血脑屏障、血管壁），如何在器官与组织间迁移，以及最终被细胞（如免疫细胞、靶向细胞）识别和处理的详细过程。

更重要的是，团队建立了系统的“结构-冠冕-命运”关联分析方法。通过设计一系列表面性质（如尺寸、形状、电荷、疏水性、化学基团）精确可控的模型纳米材料，系统研究其表面特性如何“编程”特定的蛋白冠组成，而不同的蛋白冠“身份”又如何像“导航信号”一样，指令纳米材料在体内走上不同的转运路径（例如，被肝脏快速清除，或倾向于在肿瘤部位富集），并影响其生物利用度（即能够到达作用部位并发挥预期功能的效率）。

这些方法学上的重要进展，使得从分子层面到整体动物层面的系统性、机制性研究成为可能。它不仅为理解纳米材料的体内行为提供了强大的工具，更重要的是，它开启了“主动设计”纳米材料体内行为的新范式。研究人员可以依据这些新方法和新认识，逆向工程地设计纳米材料的表面性质，引导其形成有利于靶向递送、延长循环、增强疗效或促进安全清除的“理想蛋白冠”，从而开发出更智能、更安全、更高效的纳米药物、诊断剂或其它功能材料。

国家纳米中心的这一系列研究成果，标志着我国在纳米生物效应与安全性研究方法学领域已步入国际前沿。相关研究方法与数据标准，有望为全球纳米技术的标准化与规范化发展提供重要参考，推动纳米科技从基础研究向安全可靠的临床应用与产业化迈进。