近日，晶体材料国家重点实验室仇吉川教授、刘宏教授与基础医学院郝爱军教授发展了一种用于改善纳米颗粒与细胞的相互作用的普适性策略。研究成果以“Generation of a Hydrophobic Protrusion on Nanoparticles to Improve the Membrane-Anchoring Ability and Cellular Internalization”为题，发表于国际期刊Angew. Chem. Int. Ed. (IF=16.6)上，并当选为VIP文章（Very Important Paper，仅有不到5%的论文能获此价）。文章第一作者为晶体材料国家重点实验室2019级博士研究生夏鹤和基础医学院周文娟副教授，通讯作者为晶体材料国家重点实验室仇吉川教授、刘宏教授和基础医学院郝爱军教授，山东大学是唯一通讯单位。

纳米材料在药物递送、组织工程、生物成像、重大疾病诊疗等生物医学领域具有重要应用前景。纳米颗粒进入生物系统中后，与生物界面尤其是细胞膜的相互作用直接决定了纳米颗粒被生物系统摄取的效率。为了改善纳米颗粒与细胞的相互作用，研究团队利用溶胀诱导对称性破坏策略制备了一系列具有疏水性凸起的非对称纳米颗粒，该凸起可以显著改善纳米颗粒与细胞膜的相互作用，使非对称纳米颗粒在1小时内就能够迅速锚定在细胞膜上，并在24小时内被细胞摄取。团队研究发现，非对称纳米材料一侧的疏水性凸起与细胞接触会“引导”细胞膜形变包裹凸起部分，进而将整个纳米颗粒带入细胞内使其被细胞内吞。调整该疏水性凸起的尺寸可以精确调控非对称纳米颗粒锚定细胞膜和及其被细胞摄取的效率。经计算和实验分析，团队发现该疏水性凸起尺寸变化会影响其与细胞膜的碰撞接触概率和被内吞时的细胞膜形变程度，在这两方面共同作用下，凸起决定了整个纳米颗粒与细胞的相互作用。通过侧脑室、海马区及皮下注射等实验，证明了含有凸起的非对称纳米颗粒能够高效地锚定在脑组织及皮肤组织中，展现出优异的体内滞留效率。综上，通过在球形颗粒上构建疏水性凸起策略能够精准控制纳米颗粒与细胞膜的相互作用，该方法简单而通用，能够实现大尺寸纳米颗粒的细胞膜锚定和内吞，有望应用于药物递送、组织再生、疾病治疗领域。

仇吉川教授、刘宏教授团队在纳米材料-细胞相互作用及医工交叉领域已取得多项成果，先后发表于Chem. Soc. Rev., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Adv. Sci.等国际期刊。相关研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家高层次青年人才计划、山东省自然科学基金、山东省泰山学者计划、山东大学和晶体材料国家重点实验室的大力支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202312755