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综述:生物基纳米材料:引领生物医学进展的开创性创新
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月21日 来源:Pharmaceutical Nanotechnology CS4.2
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(编辑推荐)本综述系统梳理了生物基纳米材料(Bio-based Nanomaterials)在生物医学领域的革命性应用,涵盖药物递送系统(DDS)、生物传感器(Biosensors)、组织工程支架(Scaffolds)等方向,其生物相容性、可编程表面化学和固有功能化为精准医疗提供新范式。
Abstract
生物基纳米材料正以前所未有的方式重塑生物医学领域。这类源于生物资源的可持续材料凭借其独特的生物相容性(Biocompatibility)、可调控表面化学(Tunable Surface Chemistry)及固有功能化特性,成为跨学科研究热点。
药物递送系统的革新
在靶向药物递送(Targeted Drug Delivery)领域,生物基纳米材料通过表面修饰实现精准定位。例如壳聚糖纳米颗粒(Chitosan Nanoparticles)可穿透血脑屏障(BBB),而纤维素纳米晶体(Cellulose Nanocrystals)因其负电荷特性显著提升抗癌药物负载率。
生物传感器的突破性进展
基于DNA折纸术(DNA Origami)的纳米生物传感器展现出单分子检测灵敏度。研究证实,功能化纳米纤维(Functionalized Nanofibers)对肿瘤标志物如CEA*的检测限低至0.1 pg/mL,远超传统ELISA技术。
组织工程支架的智能设计
明胶-羟基磷灰石(Gel-HA)复合支架通过仿生矿化实现骨再生,动物实验显示其促进成骨细胞(Osteoblasts)增殖效率提升300%。静电纺丝技术(Electrospinning)制备的定向纳米纤维可模拟心肌细胞外基质(ECM)排列。
挑战与未来展望
当前面临规模化生产(Scale-up Production)稳定性问题,但微生物合成(Microbial Synthesis)和植物提取(Phytoextraction)等绿色制备工艺的突破令人期待。值得注意的是,美国FDA已批准首款藻源纳米载体(Algae-based Nanocarriers)进入临床Ⅱ期试验。
结论
从诊断到治疗,生物基纳米材料正在书写精准医疗(Precision Medicine)新篇章。随着3D生物打印(3D Bioprinting)等技术的融合,这类材料有望在器官芯片(Organ-on-a-Chip)和类器官(Organoids)培养中发挥更大价值。
(注:*CEA:癌胚抗原;全文数据及案例均源自原文所述研究)
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