纳米粒子控系统

加拿大科学家研究认为，某些工业产品中含有的银纳米粒子对一些生活在北极极地土壤中有益的细菌来说毒性非常大。科学家发现，将一定数量的银纳米粒子加入取自北极极地的土壤中后，会造成土壤中的许多种类的细菌数量减少，还会使一种有益的慢生菌全部消失。科学家担心纳米粒子进入自然环境可能破坏土壤生态系统。相关文章发表在最新一期出版的《有毒材料》杂志上。　　银纳米粒子作为抗微生物剂被大量用于防臭袜和T恤衫等日用消费品中。据统计，目前市场上有1300多种产品含有纳米粒子，这些产品包括不粘锅、织物柔软剂、长毛绒玩具以及某些食物和饮料等。参与此项研究工作的加拿大女王大学生物学家维吉尼亚·沃克表示，该研究成果有助于促请人们重新考虑如何更加安全使用纳米粒子。 　　沃克称，全球每年生产出数百万吨纳米粒子，其中不少最终将进入到环境中，他们的研究工作就是想找出这些纳米粒子到底对土壤中的细菌有何影响。 　　研究小组在加拿大极地地区收集了土壤样品，他们认为极地地区无人居住，因此土壤还未受到纳米粒子的污染。研究人员分析了这些土壤中的脂肪酸和DNA（脱氧核糖核酸），以确定土壤中含有哪些细菌。然后，研究人员将土壤与银、铜、硅等纳米粒子分别混合，使其含量达到土壤重量的0.066%。半年后，他们对土壤样品中的脂肪酸和DNA再次进行了分析，并将结果与未含纳米粒子的土壤样品进行比较。他们发现，铜和硅纳米粒子对土壤的影响不大；但是在掺入银纳米粒子的土壤中，一种称为Bradyrhizobiumcanariense的慢生细菌完全消失了，大多数其他细菌的数量也降低了，细菌DNA的总数量下降了44%，只有一种叫Bacillales的细菌其数量有所增加，而这种细菌的生存能力向来就非常强。 　　研究人员非常关注这种慢生细菌的消失，因为它是一种固氮细菌，对植物从土壤里吸收氮非常有用。而在实验室试验中，他们再次确认了这种慢生细菌比其他细菌更易受到银纳米粒子的负面影响。即便是面对低于土壤里10倍量的纯纳米粒子，这种细菌都会立即死亡。　　研究人员因此担心，银纳米粒子的影响可能破坏极地区域的生物地理化学循环。(科技日报)

金纳米粒子很可能是最早被用作药物的纳米材料，其历史甚至可追溯到几千年前的古埃及——炼金术士们将金熔化后制成金水供法老饮用，其中就含有金纳米粒子。直到中世纪的欧洲，贵族中也流行着类似的方法。现代的纳米研究表明，金纳米粒子细胞毒性很低，生物安全性良好，因而被广泛应用于纳米药物研究。科研人员猜想，进入动物体内的金纳米粒子是否可能产生其它独特的生物效应呢？ 近期，中国科学院上海应用物理研究所物理生物学实验室樊春海、黄庆研究员和中国科学院系统生物学重点实验室宋海云研究员开展合作研究，课题组的科研人员王彬、陈楠和魏应亮以果蝇为动物模型的工作表明，经食物摄取的金纳米粒子能够显著增强胰岛素和生长因子下游的PI3K/Akt信号通路，促进细胞对食物中营养成分的吸收和利用。相关论文已于近日发表于自然出版集团的综合性杂志《科学报道》（Scientific Reports 2012, 2:563)。 PI3K/Akt信号通路是多细胞生物中高度保守的合成代谢通路。果蝇幼虫通过PI3K/Akt信号通路将摄入的营养成分以甘油三酯的形式储存，以满足成蛹期的能量需求。果蝇幼虫摄取掺入金纳米粒子的食物后，PI3K/Akt信号通路活性上升，并通过SREBP通路增加甘油三酯的合成。在能量限制（calorie restriction）导致PI3K活性下降的条件下，金纳米粒子的这一效应表现更加显著。如果在喂食金纳米粒子的同时抑制Akt信号通路，能够消除其对脂合成代谢的作用，说明金纳米粒子的代谢效应是通过促进PI3K/Akt信号通路实现的。进一步研究表明，金纳米粒子并没有改变果蝇的进食量，其促进PI3K/Akt信号通路的机制，一部分在于促进细胞对营养成分的摄取，一部分在于促进PI3K定位于细胞膜。 该研究揭示了金纳米粒子一种出人意料的生物学效应，预示了其在糖尿病等代谢紊乱研究中的应用前景。 该研究工作得到科技部、国家自然基金委和中国科学院的支持。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201208/W020120823596824413298.jpg金纳米粒子对果蝇代谢信号通路的调控作用

中国科技网 讯（记者常丽君）据物理学家组织网3月19日（北京时间）报道，来自美国布莱根妇女医院（BWH）、哥伦比亚大学医疗中心等研究人员，共同开发出一种不到100纳米的微小纳米粒子，能装载并释放一种促消炎的肽类药。通过小鼠实验证明，这些纳米粒子具有强力促分解效果，能选择性地进驻受伤组织部位，以可控方式在一段时间内缓慢释放出治疗药物。相关论文在线发表于3月18日的美国《国家科学院学报》上。 发炎是身体抵抗外来生物入侵和组织创伤的自然防御机制。在急性炎症中，病原体或炎症媒介会被清除出去，达到一种动态平衡；但在慢性炎症中，这种消解反应被削弱而导致慢性炎症和组织损伤。目前普遍认为，消炎功能受损是动脉粥样硬化、关节炎、神经退化、癌症等疾病恶化的一个主要原因。 研究人员解释说，这些纳米粒子的独特之处在于，它们是专门设计瞄准炎症组织的细胞外微环境的，能缓慢释放强效消炎药分散在炎症组织中，药物与被激活的白细胞质膜上的受体结合，使白细胞安静下来。论文合著者、哥伦比亚大学医疗中心医生艾拉·塔巴斯说：“这种方法的优点是利用机体固有的预防发炎机制，与其他抗炎措施不同，不会被身体防御机制削弱并能促进组织修复。” 这种自组装的靶向纳米粒子由首尾相连的3条链组成的聚合物构成。其中一条链能装载并缓慢释放治疗药物，如实验中所用的是一种能模拟膜联蛋白A1促分解作用的肽；另一条链赋予纳米粒子潜入组织的能力，让它们能在系统管理之下长期流通；第三条链赋予纳米粒子导航的能力，让它们能瞄准胶原蛋白IV以到达血管壁。由于这些纳米粒子能有选择地粘住受伤的脉管系统，并在需要的地方释放所携带的抗炎药，所以能有目标地高效消炎。 “这些靶向聚合纳米粒子能阻止嗜中性粒细胞（白细胞中数量最多的一种）渗透到伤病部位，即使只有很少量，也能阻止它们分泌下一步的信号分子，从而避免了高度炎症和进一步的并发症。”论文合著者、BWH博士后纳茨拉·卡玛丽说。 纳米粒子能选择性地与受伤血管结合，将对一些常见疾病产生深远影响。目前，BWH正在研究促分解纳米药物在消除动脉粥样硬化斑方面的可能性。 总编辑圈点 人人都要与炎症纠缠一生。慢性炎症是白细胞久战不下的结果。器官得了慢性炎症，往往没有明显痛感，却导致亚健康状态，继而是各种难治的大病。如果美国医学家的新发明得以应用，我们或许能得到一种灵验的保健药——它在身体内“消肿祛毒”，让人恢复精力和健康，即所谓“治未病”。纳米药物靶向治疗的概念极其诱人，在下一个十年将仍然是研究的热点。 《科技日报》 2013-03-20 （一版）