基于信使核糖核酸（mRNA）的疗法已成为一种治疗各种疾病的有前景且可扩展的方法，脂质纳米颗粒（LNP）最近作为一种安全有效的递送载体而备受关注。LNP不仅能在全身循环过程中保护mRNA不被降解，还能促进其细胞内摄取和内体释放。然而，标准LNP的内体释放效率已被证明较差，限制了转染效率。在此，我们探索将一种仅含有叔胺作为pH敏感官能团的可生物降解聚合物掺入LNP中，旨在引入质子海绵效应以促进内体释放。我们通过将不同分子量的聚合物以一系列比例掺入LNP中，开发了一系列新型LNP制剂。我们的结果表明，聚合物修饰的LNP（p-LNP）保持了约80纳米的粒径、中性表面电荷以及>90%的mRNA包封效率，同时增加了pH缓冲能力。与标准LNP相比，最佳p-LNP制剂使细胞摄取增加了两倍，并将内体逃逸效率从20%提高到了80%。此外，用1毫克/毫升的p-LNP制剂处理的细胞未显示出细胞毒性。静脉注射后，与标准LNP相比，装载荧光素酶mRNA的最佳p-LNP制剂显著增加了转基因表达，肝脏中荧光素生物发光增加了100倍即为明证。此外，p-LNP在治疗的小鼠中未升高炎性细胞因子，包括干扰素-γ、白细胞介素1β、肿瘤坏死因子α和白细胞介素6。
肿瘤内氧化还原稳态的异常是其生长和转移的基本驱动力。基于特定金属离子的配位化学，通过阻断关键酶活性来精确调节细胞内还原机制有望成为一种新兴的抗肿瘤策略。在此，我们开发了一种铜基纳米诱导剂（CST NPs），它通过破坏细胞内铜离子稳态同时诱导铜死亡和二硫键死亡。在酸性肿瘤微环境（TME）中，CST NPs可抑制葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）的活性，从而减少NADPH的产生，降低半胱氨酸转化，并显著消耗谷胱甘肽（GSH）合成所需的底物。随后，通过CST NPs中所含铜离子的级联催化可产生大量活性氧（ROS）。同时，细胞内氧化还原稳态因铜导致的GSH广泛消耗而进一步被破坏。此外，已证明CST NPs可直接诱导细胞骨架收缩和破裂，导致细胞膜破坏以及随后肿瘤相关抗原（TAAs）和损伤相关分子模式（DAMPs）的暴露和释放。这一过程通过重新编程免疫抑制性TME引发强烈的免疫反应。这项工作提出了一种精确调节细胞内铜离子稳态以诱导铜死亡和二硫键死亡的新范式，为进一步阐明铜诱导细胞死亡的潜在机制提供了新的理论基础。
近年来，碳点（CDs）因其优异的光学性能和良好的生物相容性，在肿瘤光动力疗法（PDT）领域备受关注。在通过脂质过氧化（LPO）诱导肿瘤铁死亡的PDT研究中，寻求具有更高活性氧（ROS）产率和亚细胞结构脂质靶向能力的新型基于CDs的光敏剂（PSs）仍然是一项重大挑战。本研究提出了专门为脂质靶向PDT诱导肿瘤铁死亡而设计和合成的重原子效应增强型CDs PSs。首先，合成了掺杂氟（F）、氯（Cl）和溴（Br）的红色发射CDs（RCDs）。值得注意的是，溴掺杂的RCDs（Br-RCDs）表现出显著的单线态氧（O）生成能力，这归因于重原子效应。随后的细胞实验表明，Br-RCDs能被细胞有效内化，并特异性靶向脂滴和细胞膜。光照后，Br-RCDs产生大量O，诱导肿瘤细胞LPO积累、谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）蛋白表达下调和线粒体损伤，从而导致细胞铁死亡。此外，体内研究证实了Br-RCDs介导的PDT在异种移植肿瘤模型中具有显著的抗肿瘤疗效，突出了其诱导肿瘤铁死亡的强大能力和出色的生物相容性。本研究为设计和合成作为高性能光敏剂的细胞器靶向、重原子掺杂的CDs提供了重要见解，从而能够通过PDT有效诱导肿瘤铁死亡。
细胞焦亡是一种程序性细胞死亡形式，以其诱导免疫原性细胞死亡（ICD）的强大能力而闻名，它能触发损伤相关分子模式（DAMPs）的释放，从而增强癌症免疫治疗效果。最近，光控细胞焦亡已成为光动力疗法（PDT）中一种很有前景的策略。然而，大多数现有的光敏剂依赖于I型和II型活性氧（ROS）的产生，这不仅在缺氧肿瘤环境中导致疗效欠佳，还限制了治疗深度和选择性。在本研究中，我们报告了一种通过受体单元环融合和分子进化策略进行转子整合而设计的靶向溶酶体的聚集诱导发光（AIE）光敏剂PTQ-TPA3。PTQ-TPA3独特地实现了高效的纯I型ROS生成，同时具有近红外二区（NIR-II）荧光发射和光热转换特性。在光声、NIR-II荧光和光热成像等多模态成像方式的引导下，PTQ-TPA3纳米颗粒能够实现协同光动力和光热疗法，以驱动强大的ICD介导的光疗。此外，PTQ-TPA3通过产生纯I型ROS并利用其光热效应诱导细胞焦亡，在缺氧肿瘤环境中表现出卓越的疗效。这种双重机制有效地根除癌细胞并刺激全身抗肿瘤免疫，为创新治疗策略铺平了道路。
光动力免疫疗法（PDIT）是一种很有前景的协同方法，通过产生活性氧（ROS）诱导免疫原性细胞死亡（ICD）来提高癌症免疫疗法的疗效。然而，PDIT的抗癌疗效受到ROS产生不足和高度免疫抑制性肿瘤微环境（TME）的限制。在本研究中，开发了一种由透明质酸-嵌段-聚（1-甲基-色氨酸-共-谷氨酸）（HA-PMTG）和四羧基卟啉-三价铁（III）金属有机框架（MOF）组成的多生物活性纳米复合材料，用于增强级联PDIT。纺锤形纳米复合材料HA-PMTG@MOF，长188nm，宽80nm，显示出被4T1细胞有效摄取，并通过芬顿反应缓解肿瘤缺氧。静脉注射后，HA-PMTG@MOF在小鼠乳腺癌4T1肿瘤中选择性积累长达48小时。激光照射后，光动力疗法（PDT）与1-MDT抑制吲哚胺-2,3-双加氧酶（IDO）成功诱导ICD，导致HA-PMTG@MOF组细胞表面钙网蛋白（CRT）阳性率增加51.57%。这种增加降低了免疫耐受性，抑制了肿瘤生长，并将荷瘤小鼠的中位生存期延长至120天。此外，用HA-PMTG@MOF治疗原发性肿瘤通过旁观者效应抑制远处肿瘤生长，并通过激活免疫记忆防止肿瘤复发。因此，多生物活性HA-PMTG@MOF提供了一种有效的级联策略来增强癌症的PDIT。
蛛网膜下腔出血（SAH）是中风的一种严重亚型，其死亡率和发病率都很高。它会引发一系列有害的生理反应，如颅内压升高、脑水肿和神经炎症。焦亡是一种依赖半胱天冬酶-1的细胞死亡形式，在SAH后的炎症过程中起关键作用。最近的研究表明，抑制NLRP3炎性小体被认为是减轻炎症反应的一种有前景的治疗策略。Bindarit是一种具有抗炎特性的β受体阻滞剂，已显示出减轻NLRP3介导的焦亡的潜力。然而，其临床应用受到半衰期短和血脑屏障（BBB）穿透不足的限制。为了解决这些限制，一种新型的pH响应性红细胞膜仿生胍基共价有机框架（COF）纳米载体，命名为B@COF-R，已被开发用于包裹Bindarit。这种纳米载体经过特殊设计，以增强药物穿过血脑屏障的递送，并靶向NLRP3/半胱天冬酶-1/GSDMD轴，从而在体外和体内抑制神经元焦亡。B@COF-R的开发是SAH治疗的一项重大进展。通过增强药物递送机制和对关键炎症途径的靶向调节，这种纳米载体有可能显著改善SAH患者的治疗效果。
肿瘤疫苗被视为一种通过激活树突状细胞（DC）和引发T细胞反应来治疗恶性肿瘤的有前景的免疫治疗方法。Toll样受体（TLR）配体被认为是DC成熟的有效刺激物。DC成熟的另一个关键因素是干扰素-γ（IFN-γ），它可放大TLR信号通路并提高DC中炎性细胞因子的表达。此外，IFN-γ可显著增强白细胞介素-12（IL-12）的合成，并促进T细胞识别肿瘤细胞。因此，IFN-γ和TLR配体被用于生成成熟的DC（mDC），以开发针对实体瘤治疗的临床肿瘤疫苗。然而，目前将IFN-γ和TLR配体共同递送至DC的技术有限。在此，我们设计了一种策略，利用修饰的细菌仿生囊泡（BBV）作为递送系统，该系统可有效刺激DC的成熟和迁移，促进CD4 Th1细胞和CD8 CTL的分化，从而在BBV表面展示IFN-γ和TLR配体。分别携带人乳头瘤病毒16型（HPV 16）E7蛋白和三种4T1新抗原融合肽的工程化BBV/IFN-γ分别引发了Th1/CTL极化的T细胞反应，促进了肿瘤效应T细胞浸润并重塑了肿瘤微环境，并在TC-1肿瘤和原位免疫冷4T1乳腺肿瘤模型中显著抑制了肿瘤生长和转移。此外，该肿瘤疫苗在荷4T1肿瘤小鼠中与抗PD-L1单克隆抗体表现出协同作用。总之，功能修饰的BBV在克服免疫抑制和引发有效的抗肿瘤免疫方面显示出巨大潜力。
状态空间表示法是系统理论中动力学系统相对于输入-输出表示法的另一种描述方式。在本文中，我们使用状态空间表示法来研究三尖瓣腱索的力学行为。三尖瓣腱索在加载下表现出粘弹性特征；因此，我们将带有附加非线性弹簧的广义开尔文模型引入状态空间描述，以求解不同加载条件下的问题。借助状态空间表示法，对于力控制的情况，可以解析地获得位移响应的闭式解。考虑到生物软组织的压缩内阻，推导了对具有非零均值的正弦循环力的精确响应。相比之下，在位移输入下，状态空间表示法导致一个非线性动力学系统，使得力响应的解析解无法得到。因此，我们借助状态空间表示法开发了一种数值方案来求解相应的力响应。基于解析解，我们进一步证明，广泛用于粘弹性材料建模的传统动态力学分析（DMA）测试不适用于识别三尖瓣腱索的非线性粘弹性力学特征。
严重的炎症和细菌生物膜阻碍了颌面部感染的治疗，这会延迟愈合并常常导致明显的瘢痕形成。光热疗法（PTT）利用光热剂（PTA）产生局部热量，是一种很有前景的方法，能有效消除病原体，同时将组织损伤降至最低，从而提高治疗的安全性和有效性。然而，诸如光热转换效率低和生物相容性问题等挑战依然存在。在本研究中，我们开发了基于氯化血红素修饰的有机小分子纳米颗粒（PTA@血红素纳米颗粒）。这种材料具有卓越的光热效应，光热转换效率达81%，且生物相容性良好。在近红外（NIR）激光照射下，PTA@血红素纳米颗粒产生强烈的光热效应，与血红素固有的抗菌特性协同作用，显著增强对游离细菌和生物膜的根除效果。此外，PTA@血红素纳米颗粒能有效清除活性氧（ROS），通过下调促炎因子如Cd86和Il-1α的表达来减轻炎症，减少M1巨噬细胞极化。体外和体内实验均证实，PTA@血红素纳米颗粒显著增强抗菌和抗炎作用，同时促进小鼠颌面部伤口的无瘢痕愈合。这些结果凸显了PTA@血红素纳米颗粒在未来临床应用中作为治疗细菌感染，尤其是涉及生物膜感染的高效策略的潜力。
急性髓系白血病（AML）仍然是一种预后较差的严重血液系统恶性肿瘤，这主要是由于现有治疗方法在有效靶向白血病干细胞（LSC）方面取得的成功有限。这些细胞善于迁移到骨髓内的低氧微环境中，从而逃避化疗药物并保持其干细胞样特性。这种逃避行为促进了它们在治疗后的存活和随后的再生，显著导致疾病复发，并凸显了新型治疗干预措施的必要性。在此，我们展示了一种创新的聚合物 - 药物/小干扰RNA（siRNA）递送系统的研发，该系统设计用于响应骨髓内的低氧微环境。该系统能够精确地共同递送CXCR4拮抗剂普乐沙福和靶向线粒体分裂蛋白1（Fis1）的siRNA，后者可诱导LSC发生线粒体自噬。通过破坏CXCR4/CXCL12轴并下调Fis1表达，该系统有效地阻碍了LSC的迁移，同时抑制线粒体自噬，从而降低了LSC的干性。我们的研究结果表明，这种双作用递送系统（PPLazo/siFis1@C）通过同时抑制LSC迁移和损害其干性，显著提高了传统化疗药物的疗效。这种针对LSC的迁移和自我更新能力的综合治疗策略，在改善AML复发治疗的结果方面具有巨大潜力。
尽管核酸药物在肝纤维化治疗中广泛应用，但其治疗效果仍有限，这是由于在穿透细胞外基质（ECM）以及有效靶向活化的肝星状细胞（aHSCs）方面存在挑战。外泌体（Exos）已成为有前景的药物载体；然而，其临床应用受到产量低、药物负载能力有限以及递送效率欠佳的阻碍。为克服这些挑战，我们开发了一种用于高通量生产工程化外泌体的纳秒脉冲微流控系统（T-nsPMs）。这些外泌体用5HT1D抗体和CD47蛋白（TCMExos）进行共修饰，以构建用于靶向递送微小RNA-29b（miR-29b）的纳米级药物递送系统。TCMExos有效穿透ECM，逃避巨噬细胞吞噬，并靶向aHSCs，从而使miR-29b在纤维化部位精确释放。这导致肝星状细胞活化受到抑制，α-SMA、COL1A1、TIMP-1和磷酸化SMAD2蛋白显著下调证明了这一点。此外，TCMExos显著减少胶原纤维沉积，显示出优异的抗纤维化功效。机制研究表明，TCMExos通过抑制TGF-β/SMAD信号通路发挥其抗纤维化功效。总之，这项工作提出了一种肝纤维化治疗的新策略，提供了一种有效且靶向的方法来克服当前的治疗局限性。
弱免疫反应是亚单位预防性疫苗引发有效免疫的瓶颈。高效佐剂的出现将带来变革。鉴于基因组表观遗传重编程在免疫反应中起重要作用，我们在此展示一种由β-葡聚糖修饰的功能性介孔二氧化硅（MSN）构建的极简表观遗传纳米佐剂gMSN，在负载模型抗原卵清蛋白（OVA）后，我们将其称为OVA/gMSN。口服OVA/gMSN可确保足够的抗原通过肠道M细胞到达肠道黏膜淋巴滤泡中的树突状细胞（DCs），同时依靠gMSN展现良好的佐剂特性，引发有效的全身共同黏膜免疫反应。gMSN上调与有氧糖酵解相关的基因，促进DCs中的代谢重编程，并增强与DC激活、交叉呈递、成熟和迁移相关基因的表达。同时，它增加关键表观遗传标记H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3的积累。ATAC-seq结果显示，在gMSN处理的DCs中，关键免疫基因如Il2rα1、Il18r1和Cd83的染色质可及性增强。这种综合分子机制表明，口服给药后gMSN在DCs中诱导表观基因组重塑，展示了在口服疫苗设计中结合表观遗传佐剂和纳米技术的潜力，并为疫苗佐剂开发提供了新方向和理论依据。
可植入生物材料的应用已成为治疗创伤性脑损伤（TBI）的一种有前景的治疗策略。我们之前已经证明，富含干细胞分泌组的间充质干细胞（MSC）球状体衍生的三维脱细胞细胞外基质（3D dECM）是促进TBI后脑修复的有效生物材料。然而，其有限的抗氧化能力和不足的组织粘附性仍然是重大挑战。为了克服这些限制，在本研究中，我们用聚多巴胺纳米颗粒（PDANPs）对3D dECM进行功能化处理，PDANPs以其固有的抗氧化和粘附特性而闻名，以增强自由基清除和组织粘附。PDANP修饰赋予3D dECM显著的活性氧/活性氮清除能力，从而增强其神经保护潜力并减少体外氧化应激诱导的神经元细胞死亡。在小鼠TBI模型中，PDANP修饰的3D dECM对皮质组织表现出强大的粘附力，通过减轻氧化损伤和抑制神经炎症有效解决TBI后的继发性损伤，最终促进神经元细胞存活。其粘附、抗氧化和免疫调节特性共同导致体内神经功能恢复改善和损伤体积减小。总体而言，我们的研究结果突出了PDANP修饰的3D dECM作为TBI治疗的多功能且可临床转化的治疗平台的潜力，同时强调了MSC球状体衍生的3D dECM可精确定制用于多种治疗应用的适应性。
微生理系统，包括芯片器官系统，可以使用微流控三维细胞培养装置在体外实现组织和器官的生物模拟。这些技术可以弥补动物模型在基础疾病研究中的不足，甚至在某些情况下可以取代它们。例如，它们在糖尿病药物的评估和筛选中已显示出显著优势和潜力。在本研究中，我们开发了一种基于纤维材料和微流控纺丝的胰岛微生理系统。该系统包括使用可控气动阀结合微流控纺丝技术制备的负载胰岛的微纤维，以及一个由与血管内皮细胞组装在一起的微纤维组成的微流控系统。结果表明，制备的微纤维负载了大量具有良好细胞活性和功能的单分散胰岛簇。微纤维在微流控系统中与血管内皮细胞组装在一起，提供了一个模拟天然血管并支持高通量细胞加载的三维环境。微纤维通过生长在其表面的内皮细胞实现血管化。微流控系统模拟了毛细血管血流和营养物质交换，从而增强了模型的生理相关性。我们使用该系统评估了糖尿病治疗药物胰高血糖素样肽-1（GLP-1）。免疫荧光染色、RT-qPCR和ELISA证实了GLP-1的降血糖和心血管保护作用。这种胰岛微生理系统为研究糖尿病、筛选新药和推动个性化医疗提供了一个新平台。该系统通过生物物理和生化因素的协同作用来模拟生理条件的能力使其成为生物医学研究的有力工具。
目的：患有先天性心脏病（CHD）的儿童需接受使用电离辐射（IR）的手术。由于患者体型及其他技术参数存在差异，因此难以估算器官层面的辐射暴露量。在此，我们使用一种剂量测定工具，对患有法洛四联症（TOF）的新生儿队列进行的心脏导管插入术样本中的器官层面辐射剂量进行估算。TOF是青紫型CHD最常见的形式，需要早期干预。 方法与材料：使用一种器官剂量计算程序，即美国国家癌症研究所放射摄影和荧光透视剂量测定系统（NCIRF），来估算绝对器官辐射剂量（mGy）和有效剂量（mSv）。将每位患者的射束光谱、照射野配置、X射线束的距离和方向、等中心位置以及剂量面积乘积（DAP，Gy-cm²）用作从多中心临床研究协作中收集的器官剂量计算的输入参数。 结果：44例心脏导管插入术的前后位（PA）和侧位DAP中位数分别为74.8和38.0 Gy-cm。PA位和侧位投照的有效剂量中位数分别为1.35 mSv和0.74 mSv。脊髓（4.71 mGy）、肾上腺（4.26 mGy）和肺（3.90 mGy）在PA位投照时器官剂量最高。乳房在侧位投照时器官剂量最高（2.8 mGy）。 结论：这是首次对新生儿TOF人群心脏导管插入术的器官剂量进行描述，将有助于明确儿童早期IR暴露对长期辐射相关并发症的潜在影响。由于其他非TOF的新生儿也会接受类似干预，这些估算可能会识别出其他IR暴露风险较高的CHD人群，有助于采取质量改进措施以减少当前临床实践中的IR暴露，并影响这一脆弱人群的临床路径决策。
由于致密、纤维化的肿瘤微环境（TME），乳腺癌治疗仍然具有挑战性，这种微环境以癌症相关成纤维细胞（CAF）为主导，阻碍药物递送并促进治疗抗性。虽然光热疗法（PTT）可以诱导局部肿瘤消融，但其疗效往往受到纳米颗粒穿透性差和CAF介导的免疫抑制的限制。在这里，我们开发了M@P-WIs，一种将PTT与靶向CAF调节相结合的仿生纳米平台。与传统方法不同，M@P-WIs共同递送光热剂（IR-780）和盘状结构域受体2（DDR2）抑制剂WRG-28，能够同时进行肿瘤细胞消融和基质重塑。在临床前研究中，这种双重作用策略显著抑制转移，诱导CAF凋亡，拆除纤维化屏障，同时防止CAF重新聚集。在小鼠乳腺癌模型中，M@P-WIs实现了原发性肿瘤的完全消退并建立了长期免疫记忆，从而减少复发和转移。重要的是，我们发现了一种新的耐药机制，即单独的PTT会触发残留肿瘤细胞分泌富含TGF-β的外泌体，促进成纤维细胞向CAF转化和过多的细胞外基质沉积。M@P-WIs通过在肿瘤消融的同时完全清除CAF有效地克服了这种耐药机制。我们的研究结果表明，将靶向CAF的基质调节与PTT相结合可协同提高治疗效果，为治疗富含基质的侵袭性肿瘤提供了一种有前景的策略。
由于受影响组织的再生能力有限，创伤或骨质疏松导致的骨缺损仍然是一个重大的临床挑战。传统治疗方法常常伴有供区发病和免疫排斥等并发症，这凸显了开发先进策略的必要性。本综述探讨了H型血管，这是一种最近发现的亚型，在骨生成和血管生成的联系中起关键作用。这些血管以特定的功能表型为特征，其特点是CD31和内黏液素（Emcn）高度共表达。虽然已经探索了各种增强骨生成的策略，但血管化不足仍然是有效修复骨缺损的主要障碍。在此，我们根据生物材料的成分进行分类和批判性评估，这些生物材料通过调节促进骨生成 - 血管生成耦合的关键信号通路，促进骨微环境中H型血管的形成。来自不同动物模型的研究结果整合，为优化骨再生同时形成血管网络的材料设计原则提供了有价值的见解。本综述还讨论了旨在实现血管化骨组织功能恢复的临床可转化生物材料疗法开发中持续存在的挑战和潜在的未来方向。这些进展不仅增进了我们对H型血管生物学的理解，还为解决骨修复中血管不足这一关键限制提供了一个战略框架。
近年来，由于肥胖和糖尿病等生活方式疾病的普遍存在，对脂肪细胞褐变的研究不断增加。棕色脂肪的积累可增强能量消耗，可能是对抗肥胖的一种策略。虽然已经测试了在动物体内诱导褐变用于治疗目的的方法，但临床适用的选择有限。在此，我们提出化学诱导体内棕色脂肪生成重编程，用于棕色脂肪细胞的治疗应用。通过表型筛选，我们确定了两种小分子的新组合，即SB431542（SB）和NKH477（NK），分别为TGFβ抑制剂和cAMP激活剂，它们可以将小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）重编程为具有棕色/米色脂肪细胞特性的脂肪样细胞。我们证明，通过TGFβ抑制和cAMP激活，Pparγ和Cebpβ的表达对于由于SB和NK组合（SBNK）对脂肪生成的协同作用而增加的UCP1激活至关重要。我们进一步证明了这种体内棕色脂肪生成重编程的潜在临床应用，即通过腹膜内注射SBNK处理的高脂饮食（HFD）喂养的小鼠表现出增强的褐变能力，并免受HFD诱导的葡萄糖代谢损伤。最后，将嵌入负载SBNK纳米颗粒的微针贴片应用于皮下白色脂肪组织周围的小鼠皮肤，以测试局部递送的效果，其也显示出褐变效应。综上所述，本研究开发了一种小分子的新组合，其协同诱导褐变，具有深远的可转化治疗潜力。
联合治疗作为癌症治疗的一项重要策略，旨在通过联合两种或更多药物或治疗方法来克服单一疗法的局限性，以提高抗肿瘤疗效。然而，不同疗法之间相互作用不明确以及精确识别有效联合治疗方案的困难仍然是主要挑战。在本研究中，我们以三阴性乳腺癌（TNBC）的铁死亡治疗为范例，开发了一种基于组学的药物 - 高强度聚焦超声（HIFU）联合治疗发现框架。利用一个大型TNBC队列的转录组学、药物敏感性数据库以及经HIFU处理细胞的转录组学，构建了HIFU、关键铁死亡基因和潜在药物之间的相互作用网络，以预测和识别靶向铁死亡并与HIFU协同作用的新型药物。研究发现，11种候选铁死亡药物在4T1细胞中与HIFU表现出协同细胞毒性，此前并无相关报道。特别是，HIFU使IL - 6表达上调2.69倍，使4T1细胞中帕比司他的IC50降低5.27倍。随后将帕比司他负载到模拟血小板的脂质体（Pan - PML）中用于肿瘤靶向给药，以增强帕比司他和HIFU的协同作用。重要的是，HIFU与Pan - PML联合使用在4T1肿瘤模型中显著抑制了肿瘤生长，与单独接受HIFU或Pan - PML治疗的小鼠相比，50%的小鼠无肿瘤及肺转移。机制上，发现Pan - PML与HIFU联合使用可将组蛋白去乙酰化酶（HDAC）活性显著抑制至原来水平的1/50，并进一步将铁死亡相关基因SIRT3的表达降低至基线水平的19.17%，从而协同促进肿瘤细胞中的铁死亡并激活抗肿瘤免疫。因此，这种基于组学的药物 - HIFU联合治疗发现框架提供了一种创新方法来筛选联合治疗方案，利用现有药物和HIFU的协同作用，使联合治疗能够最大限度地提高抗肿瘤疗效。
已知核变形会影响染色质的三维组织，最终通过基因转录活性调节细胞命运决定。理解和控制这种关系为深入了解基本细胞过程以及细胞工程的潜在策略提供了有价值的见解。虽然这种现象广为人知，但关于动态外部物理线索如何调节染色质结构的直接证据仍然难以捉摸。本研究提出了一种使用基于光开关pDR1m的机械调节表面动态调节染色质结构的方法。通过表面纳米光栅的原位光图案化和擦除，我们实现了对传递到核膜的细胞骨架力的强度和分布以及MCF10A细胞中可逆核变形的时空调节。这些纳米拓扑诱导的细胞骨架力促进了染色质压缩的调节和异染色质结构域的空间重组。因此，我们的研究结果建立了一个动态、可逆的平台来操纵染色质组织并控制细胞活性，阐明了由细胞-材料相互作用介导的细胞骨架、细胞核和染色质之间的动态相互作用。
机器学习（ML）通过提供强大的工具来分析神经数据、揭示大脑连接性并指导治疗干预，已经改变了神经科学研究。本文介绍了机器学习中的核心数学框架，这些框架解决了神经科学中的关键挑战。我们引入了用于闭环神经刺激的状态空间模型以及离散表示学习方法，这些方法通过从复杂的神经记录中提取有意义的模式来提高时间序列分析的可解释性。我们还描述了通过使用高斯过程的高维时间序列分析来揭示区域间大脑连接性的方法。在多主体神经成像的背景下，我们探索独立向量分析以识别保留个体差异的共享模式。最后，我们研究分布式波束形成技术，以便从脑电图（EEG）数据中定位癫痫发作源，这是癫痫治疗手术规划的重要组成部分。这些方法创新通过可解释、自适应和个性化的工具展示了机器学习在神经科学中日益增长的作用，这些工具可分析大脑活动并支持数据驱动的干预。
小胶质细胞-神经元轴的失调在创伤性脑损伤（TBI）后认知功能障碍的发病机制中起关键作用。C-C趋化因子受体5（CCR5）在损伤后的小胶质细胞和神经元上均显著上调，是神经炎症反应及随后神经功能缺损的关键介质。然而，血脑屏障（BBB）带来的递送障碍及其有限的神经元靶向效能阻碍了CCR5拮抗剂在TBI治疗中的应用。在本研究中，我们引入了一种新型的鼻-脑递送纳米平台，旨在促进CCR5肽拮抗剂DAPTA高效递送至脑内，以抑制CCR5信号传导并改善TBI后的认知功能。首先制备了接枝细胞穿透肽（TAT）和神经元结合乳铁蛋白（Lf）的生物相容性壳聚糖纳米载体，其表现出大量的DAPTA负载能力、活跃的黏膜和神经转运以及增强的神经元靶向能力。双工程纳米药物（DA@LT NPs）有效穿透三叉神经和嗅神经，显著增强了鼻内给药后DAPTA向脑内的转运。在TBI诱导的小鼠模型中，DA@LT NPs显著减轻了神经炎症反应，促进了M2小胶质细胞极化，保护神经元免于焦亡，并改善了动物的运动和认知功能。使用这些可穿透黏液且靶向神经元的纳米制剂无创鼻内递送治疗性CCR5肽拮抗剂，为改善与TBI相关的神经炎症和认知障碍提供了一种有前景的干预措施。
椎间盘退变（IDD）是一种普遍存在的退行性疾病，对腰痛（LBP）、神经并发症和运动功能障碍有显著影响。这些影响严重降低了患者的生活质量，并给公共卫生系统带来了沉重负担。目前的治疗方法，包括保守治疗和手术干预，在预防进一步退变或恢复椎间盘（IVD）功能方面取得的成功有限。生物工程的进展，特别是基于生物材料的治疗方法，为治疗IDD提供了有前景的解决方案。这些方法针对关键的病理机制，如细胞丢失、微环境恶化和结构缺陷，旨在阻止疾病进展并促进再生。本综述探讨了基于生物材料的制剂在功能性细胞补充、细胞外微环境调节和结构重建方面的潜力。探讨创新生物材料与病理特征之间的相互作用，凸显了它们推进IDD再生治疗的能力，为开发更有效的治疗方法提供了有价值的见解。
癌症疫苗已在癌症免疫治疗中展现出其潜力。然而，游离形式的各种激动剂在体内易于被清除，且可能会引起全身不良反应。在受体位置有效靶向并释放激动剂，同时防止不必要的泄漏，仍然是一项挑战。在此，我们提出一种用于靶向递送 Toll 样受体（TLR）激动剂的双响应纳米疫苗（DRNV）。DRNV 由抗原和可降解两亲聚合物聚乙二醇修饰的聚（硫辛酸）（PTA）自组装形成。经典的 TLR7/8 激动剂咪唑喹啉（IMDQ）通过酶响应连接子与 PTA 共价连接。通过这种设计，DRNV 可避免因全身扩散导致的快速清除和潜在毒性。此外，PTA 核心会响应细胞内谷胱甘肽而迅速降解，导致 DRNV 解体并促进 IMDQ 的酶响应释放，最终刺激内体内膜上的 TLR7/8 受体。全身动物实验表明，DRNV 能有效抑制肿瘤生长，并触发保护性抗肿瘤免疫反应以抵抗肿瘤再次攻击和转移。总体而言，这项工作展示了一种用于精确递送 TLR 激动剂和肿瘤抗原的可行纳米平台，为设计有效且安全的癌症免疫治疗高级纳米疫苗提供了思路。
在心血管支架内皮化过程中，应用内皮模拟涂层有助于建立促进内皮化的有利微环境，从而降低支架内血栓形成和再狭窄的风险。在本研究中，我们在金属-酚网络（MPN）辅助下在血管支架上构建了内皮模拟涂层。功能成分通过层层自组装技术与带正电荷的聚乙烯亚胺、带负电荷的透明质酸（HA）以及由表没食子儿茶素没食子酸酯和铜组成的MPN作为夹心辅助中间层进行整合。铜催化释放的血管活性一氧化氮（NO）以及表面糖萼主要成分HA的修饰，赋予血管支架与天然内皮细胞相似的保护功能。阳离子-阴离子电解质和多酚的存在通过静电吸附、氢键、π-π堆积以及酚醛胺的共价交联等各种相互作用增强了涂层的负载量、稳定性和均匀性。系统的体外和体内研究表明，这种涂层显著降低血小板粘附、活化和血栓形成，选择性促进内皮细胞增殖并调节平滑肌细胞行为，并通过NO催化释放和糖萼功能化的协同作用减轻炎症反应。体内支架植入实验表明，与裸支架相比，这种涂层加速了支架内皮化并抑制血管内膜增生。植入三个月后，涂层支架的管腔损失率仅为裸支架的三分之一。总体而言，MPN辅助构建具有双模态策略的多层内皮模拟聚电解质涂层，该策略通过糖萼功能化的接触疗法和通过NO生成的气体疗法相结合，为下一代支架的开发提供了创新思路。所提出的方法可作为一种通用的表面改性策略，以提高可植入心血管装置的生物相容性。
肉瘤是表现出肿瘤间和肿瘤内异质性的恶性肿瘤。患者来源的类器官能够创建在体外稳定重现亲本肿瘤许多方面的系统。因此，使用患者来源的类器官进行治疗性筛选和精准医学的想法很诱人。在这里，我们描述了一个源自患者肿瘤组织的软组织和骨肉瘤（STBS）类器官系生物样本库。我们总共建立了44个STBS类器官系，代表了STBS的八个亚型。这些STBS类器官忠实地重现了相应肿瘤的组织学特征、突变谱、基因表达谱和细胞多样性。STBS类器官不仅可用于筛选化疗药物和靶向治疗药物，还可用于预测免疫反应。我们的数据证明了STBS类器官在基础研究和设计个性化肉瘤治疗方面的潜力。
在美国，即使无家可归的情况持续加剧，也没有哪个司法管辖区能保障健康所需的基本条件，比如稳定的住房。华盛顿州的金县是美国第十二大县，无家可归者数量位居全国第四，其中许多人居住在西雅图。事实证明，阻止搭建帐篷营地和提供庇护床位的做法并不奏效。我们调查了帐篷营地与基本便利设施的距离，并将其与紧急避难所和出租单元的情况进行比较。我们分析了西雅图常青治疗服务（ETS）机构“拓展计划”（REACH）提供的丰富空间、行政和外展工作者数据，这些数据涉及2016年至2022年期间居住在帐篷里和街头的个人。我们讨论了为无家可归者提供有效支持的意义，并据我们所知，对华盛顿州西雅图市无庇护人群附近社区便利设施进行了最全面和最新的研究。我们发现，在大多数社区，帐篷营地的位置与一系列便利设施的距离和出租单元类似。此外，帐篷营地比避难所更靠近某些便利设施，尤其是与食物相关的设施（不包括食品银行），这表明帐篷营地可能提供满足基本需求和使用无线网络的机会。我们得出结论，让人感觉像家而不是机构的住房选择对于支持无家可归人群至关重要。我们的研究结果表明，紧急避难所应更好地融入社区，并更接近帐篷营地和出租单元附近便利设施的情况。
在酒球菌属中，由于其在酿酒过程的苹果酸-乳酸发酵（MLF）中所起的作用，研究最多的物种是酒类酒球菌。2014年，该属发现了一个新成员——与北原酒球菌和西西里酒球菌一起——耐酒精酒球菌。酒类酒球菌存在于从葡萄到葡萄酒的酿酒基质中，而耐酒精酒球菌则存在于甘蔗酒残渣和生物乙醇发酵过程中。尽管这些生态位不同，但它们都存在高浓度乙醇，这可能与它们的进化适应有关。本研究提供了耐酒精酒球菌（UFRJ-M7）的首个测序和环化基因组，并用于与酒类酒球菌进行比较基因组分析。此外，还比较了这两个物种在苹果酸-乳酸发酵性能以及在乙醇和酸度增加条件下的存活能力等生理特性。结果表明，在与防御机制、转录因子以及某些代谢方面（如糖分解代谢、嘌呤/嘧啶、辅酶和维生素生物合成）相关的基因中存在很大的遗传差异。所有这些变异都可归因于酒类酒球菌和耐酒精酒球菌对各自生态位的特定适应。值得注意的是，在所分析的葡萄酒样品中未检测到耐酒精酒球菌。这一观察结果与基于实验室的生理测试结果一致，该测试表明，尽管耐酒精酒球菌有能力进行苹果酸-乳酸发酵，但乙醇和低pH的联合胁迫阻止了其存活。
目前针对1型糖尿病（T1D）等自身免疫性疾病的治疗方法存在重大风险，因为它们缺乏组织特异性。一种有前景的策略是通过成纤维网状细胞（FRCs）等耐受性抗原呈递细胞（APCs）在非炎症部位持续呈递相关抗原（Ags）。FRCs构建淋巴结（LN）网状结构，并作为免疫调节性非专职APCs发挥作用。然而，它们对T1D进行抗原特异性免疫调节的治疗潜力仍未得到探索。我们使用孔径可定制（小：<50μm，中：<200μm，大：<300μm）的冻干大孔明胶支架构建基于FRCs的三维网状结构，以评估FRC表型和FRC与T细胞的相互作用，利用FRCs构建在炎症期间会扩张和收缩的动态LN网状结构的能力。与二维培养相比，我们的支架促进了FRC的活力、网状结构形成、FRC表型标志物表达和细胞外基质分泌。无论孔径大小，皮下植入我们支架中的表达绿色荧光蛋白-荧光素酶融合蛋白（GLF）的FRCs至少存活21天。植入血管化脂肪垫后，糖尿病前期NOD小鼠在第14天时移植物被排斥，但免疫缺陷的NODscid小鼠则不会。我们的支架性能优于临床使用的生物凝胶，证明了NOD小鼠模型在GLF细胞存活纵向成像方面的局限性，并验证了我们基于支架的FRC递送方法在未来治疗应用中的可行性。将T细胞与呈递T1D Ags的FRCs在支架中共培养，能够实现抗原特异性T细胞的参与，同时降低细胞毒性，并增加无反应性和调节性表型。我们的结果验证了大孔明胶支架在增强FRC表型标志物、体内存活以及体外对致糖尿病细胞进行免疫调节方面的应用价值。
拜耳接合酵母是一种非常规葡萄酒酵母，传统上因其在食品和饮料中的 spoilage 潜力而被认可。然而，该物种内的菌株水平变异性为鉴定高效、无 spoilage 潜力且有望用作葡萄酒发酵剂的菌株提供了机会。本研究的目的是调查酿酒酵母和拜耳接合酵母的本土菌株在葡萄酒环境中用作发酵剂时的相互作用，重点关注它们对最终产品香气特征和感官特性的影响。在初步发酵试验中，分别接种拜耳接合酵母和两种酿酒酵母菌株的纯培养物和混合培养物，同时监测发酵动力学和种群动态。此外，为了评估不同接种策略的影响，选择最有效的酿酒酵母菌株进行第二次发酵试验，将顺序和同时共接种与拜耳接合酵母和酿酒酵母的纯培养物进行比较。分析了发酵动力学、微生物动态和酿酒学特性。通过气相色谱 - 质谱联用仪（GC-MS）评估葡萄酒的香气特征，而感官分析则对接种方式的效果进行了全面评估。总体而言，拜耳接合酵母和酿酒酵母的混合培养物提高了发酵速率并促进了拜耳接合酵母种群的生长，表明存在协同行为。此外，拜耳接合酵母还展现出有趣的酿酒学特性，如耐酒精性、嗜果糖行为、消耗苹果酸的能力以及品种硫醇的释放。总之，共接种方式被证明是最有效的接种策略，所生产的葡萄酒具有增强的柑橘、百香果和花香香气。
天然乳清发酵剂（NWS）是一种成分不明确且多变的发酵乳酸菌（SLAB）微生物群落，传统上通过回接工艺生产，用于制造多种意大利硬煮奶酪，包括帕尔马干酪（Parmigiano Reggiano PDO）。尽管其很重要，但影响NWS微生物组成和工艺性能的参数仍未得到充分研究，这主要是由于缺乏不干扰实际奶酪生产的对照研究。尽管帕尔马干酪PDO法规严格禁止使用选定的发酵剂，并要求仅通过凝乳提取后自发的乳清发酵来获得NWS，但我们开发了一种冻干的原型天然发酵剂培养物（NSC）系统，该系统在实验室条件下模拟了帕尔马干酪工厂用于将甜乳清发酵成NWS的回接工艺。该系统（称为NSC）有效地复制了新鲜的NWS，并成功地通过三轮实验室规模的奶酪制作进行了传代培养。使用这个经过验证的系统，我们证明，在第一轮凝乳形成过程中，添加了处于或低于最大残留限量（MRL）的青霉素G的生牛奶对NSC的发酵性能产生了负面影响，并在第二轮中显著降低了微生物数量，这表明青霉素G具有累积抑制作用，在单个回接循环中未观察到这种作用。随着SLAB数量的减少，腐败酵母数量增加。定量PCR分析表明，2 ppb和4 ppb的青霉素G通过抑制德氏乳杆菌和链球菌而损害了NWS的生物多样性，而瑞士乳杆菌则不受影响。本研究中开发的经过验证的NSC系统为未来研究影响NWS的非生物和生物因素提供了一个强大的平台，提高了我们在实际奶酪制作条件下预测未定义发酵剂培养物行为的能力。
声动力疗法（SDT）为黑色素瘤提供了一种新的非侵入性治疗选择。然而，直接使用诸如氯e6（Ce6）之类的声敏剂可能会面临药物溶解度差和脱靶效应等问题。此外，单独使用SDT治疗黑色素瘤可能存在不足。纳米气泡（NBs）是新型的血管外超声造影剂，具有执行超声触发药物递送的能力。另一方面，我们发现细胞膜破坏疗法适合与SDT协同作用。在本研究中，我们使用季铵盐（QAS）制备具有治疗效果的NBs。除了递送Ce6外，QAS NBs还可以利用其特殊结构破坏肿瘤细胞膜，从而增强SDT的效果。所得的Ce6@QAS NBs在体内和体外均具有出色的超声触发成像效果和光声（PA）成像效果。其杀伤肿瘤细胞的效果已得到证实，包括其外层QAS壳破坏细胞的性能以及SDT过程中活性氧（ROS）的产生。我们发现经处理的肿瘤细胞被诱导发生免疫原性细胞死亡（ICD）。在超声处理的Ce6@QAS NBs组中，肿瘤生长受到显著抑制，抗肿瘤免疫被激活。这些结果表明，Ce6@QAS NBs在进行多模态成像的同时可以实现物理化学协同抗肿瘤治疗。
骨软骨损伤在临床实践中很常见且难以治疗。传统的组织工程通常在钙化软骨中间层的整合效果不佳，因为它们无法满足软骨和支持性软骨下骨的不同需求。本研究提出了一种整合软硬成分的混合生物支架，以系统地适应骨软骨再生。上部由生物活性水凝胶、卡托金（KGN）和骨髓间充质干细胞（BMSC）组成，复制天然透明软骨的力学性能和成软骨潜力。下部采用具有定制多孔结构的可生物降解金属镁（Mg）合金支架，提供与松质骨相当的力学响应，同时具有可控的降解性以及增强的血管生成和成骨能力。生物活性水凝胶被压缩到Mg支架的孔隙中。值得注意的是，这种独特的组合不仅显著改善了软骨部分的力学响应和抗疲劳性，还在整个修复过程中保持了界面稳定性。因此，这种混合支架通过上调成骨和软骨生成特异性基因，有效地同时促进了软骨和软骨下骨的再生。总体而言，这项工作为通过材料 - 结构 - 功能一体化策略治疗骨软骨损伤提供了有价值的见解。
草药生物活性成分因其固有的无毒性、成本效益和多样的药理活性，为根除幽门螺杆菌（H. pylori）带来了巨大希望。然而，它们的临床应用常常受到口服生物利用度差和在靶部位蓄积不足的限制。在本研究中，我们通过计算引导设计策略构建了一种用于幽门螺杆菌靶向治疗的多功能纳米平台。采用了先进的计算方法，包括密度泛函理论（DFT）计算和分子动力学（MD）模拟，以确定丹参酮 I（Tan_I）是封装在硫醇化岩藻多糖-聚多巴胺（PDA-FuSH）纳米载体中的最佳草药候选物。所得的纳米平台（T@PDA-FuSH）表现出卓越的稳定性、高载药效率和独特的胃黏膜黏附特性，这归因于其对胃黏液素MUC5AC的强结合亲和力。此外，T@PDA-FuSH对标准幽门螺杆菌菌株和耐药临床分离株均表现出强大的杀菌活性。使用幽门螺杆菌感染小鼠模型进行的体内评估表明，T@PDA-FuSH有效地降低了幽门螺杆菌负荷，减轻了炎症反应，并促进了胃黏膜完整性的恢复。重要的是，这种治疗方式维持了胃微生物群的稳态，显著提高了有益益生菌如乳酸杆菌和双歧杆菌的丰度。总体而言，我们的计算引导方法为优化草药生物活性成分的口服递送提供了一个新颖且有前景的平台，显著增强了它们对幽门螺杆菌感染的治疗效果。
高温大曲在酱香型白酒生产过程中对微生物群落和代谢谱的形成起着关键作用。然而，由于整个过程中生物和非生物因素之间复杂的相互作用，对高温大曲特性的定向调控仍然具有挑战性。本研究调查了芽孢杆菌菌株，包括单一菌株和由多种菌株组成的合成微生物群落（SynMCs），与佛罗里达红曲或麸曲组合时，对高温大曲微生物群和代谢物谱的影响。我们的结果表明，功能菌株及其组合均显著影响微生物群落结构和关键风味化合物。基于芽孢杆菌的干预显著增加了吡嗪含量，特别是在添加麸曲的SynMCs中。与其他处理相比，用红曲和芽孢杆菌处理的样品在有机酸、非挥发性和挥发性成分方面表现出更大的一致性，表明真菌和细菌之间的跨界相互作用增强了风味控制。真菌群落间的相似性指数达到44.44%，而细菌群落相似性仅为25.51%，聚类分析揭示了真菌演替的定向模式。共现网络分析表明，高产代谢物群落表现出更高的平均度、平均路径长度和聚类系数，表明连接密度和信息传递更高，从而促进代谢物产生。克罗彭施泰德氏菌在不同处理中表现出不同的功能，表明特定的微生物组合调节关键分类群的生态作用，导致群落结构和代谢发生变化。这些发现为更可控的高温大曲发酵提供了理论基础，有可能提高酱香型白酒的品质。
程序性死亡配体1（PD-L1）是肿瘤细胞上表达的一种典型免疫检查点，它会降低T细胞介导的杀伤作用，而通过TIM3/半乳糖凝集素-9（Gal-9）途径共表达Gal-9会使这种作用进一步加剧。尽管免疫检查点抑制剂在癌症治疗中已显示出前景，但仍存在局限性，包括低反应率、全身毒性以及需要频繁治疗。在此，我们描述了一种通过纳米颗粒辅助的CRISPR-Cas9递送在肿瘤细胞中靶向PD-L1和Gal-9的双敲除方法，旨在改善癌症免疫治疗。设计了一种磷酸钙纳米颗粒（CaP NP）用于共递送CRISPR-Cas9/单导向RNA（sgRNA）核糖核蛋白（RNP）并启动抗肿瘤免疫。瘤内注射负载RNP的CaP NPs可有效敲除肿瘤细胞中的PD-L1和Gal-9，引发强大的抗肿瘤免疫。此外，CaP NPs降解导致的钙超载导致损伤相关分子模式（DAMPs）信号释放，进一步增强T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。我们的结果表明，这种治疗有效地引发了局部和全身抗肿瘤免疫反应，显著抑制了小鼠模型中原发性和远处肿瘤的生长。重要的是，局部治疗还改变了循环肿瘤细胞的表型，因为大量循环肿瘤细胞源自经RNP-CaP处理的原发性肿瘤并表现出双敲除，这导致肺转移减少。
实体瘤中的酸性微环境主要由瓦伯格效应驱动，促进肿瘤进展、免疫逃逸和治疗抗性。癌症干细胞（CSCs）是肿瘤组织中的一个关键亚群，通过过度表达诸如碳酸酐酶IX（CA9）等pH调节蛋白加剧这种酸性，CA9在维持pH稳态中起关键作用，有助于免疫抑制，并维持CSC的干性和增殖。在本研究中，我们设计了CA9抑制剂（CAi）偶联的基于羟乙基淀粉的纳米颗粒（CHHD-Cu NPs），其将阿霉素（DOX）介导的化疗与铜离子（Cu）介导的化学动力疗法相结合，以靶向并消除表达CA9的CSCs。给药后，CHHD-Cu NPs与CA9结合并破坏pH调节，从而降低细胞内pH并升高细胞外pH。这种pH调节增强了DOX和Cu的细胞内释放，并减轻细胞外酸性以促进效应T细胞浸润和活性。我们合理设计的CHHD-Cu NPs通过两种方式消除CSCs：首先，通过强大的细胞内DOX和铜诱导的细胞毒性，其次，通过pH调节介导的抗肿瘤免疫激活。我们的策略为治疗免疫抑制性实体瘤提供了新方法。
富含血小板血浆（PRP）在临床上常用于伤口处理，通常会与纱布一起使用。然而，这种治疗方法存在接触性差、药物浪费以及递送深度有限等问题，从而影响治疗效果。局部注射虽解决了其中一些问题，但具有侵入性且会引起剧痛。为此，我们开发了一种经皮给药系统，利用I型重组人胶原蛋白（1-RHC）将PRP整合到水凝胶微针贴片（MNP）中。甲基丙烯酸酐与1-RHC反应生成甲基丙烯酸化RHC（1-RHCMA），1-RHCMA与PRP结合后，通过三重成型工艺自组装成箭头形状的MNP，即1-RHCMA-PRP箭头微针贴片（RPAM）。1-RHCMA-PRP水凝胶在体外表现出促进上皮形成、促血管生成、抗炎和抗菌特性。将RPAM应用于大鼠糖尿病伤口模型时，它还能调节胶原蛋白排列，并展现出强大的机械性能，通过稳定伤口床来防止病理性瘢痕形成。转录组测序进一步证实，RPAM通过促进角质化和调节免疫反应来促进伤口良好愈合。此外，RPAM对生物体内的任何器官均无毒性，减轻了免疫原性方面的担忧。在此，我们的RPAM由PRP和1-RHCMA双重衍生而来，能够以最小的侵入性和出色的伤口闭合效果处理伤口并发症，具有显著的临床转化潜力。
冠状动脉疾病（CAD）是全球主要的死亡原因，而有创冠状动脉造影（ICA）仍然是评估血管解剖信息的金标准。然而，基于深度学习的方法在为动脉段生成语义标签时面临挑战，主要原因是动脉分支之间的形态相似性以及不同投影视角和患者之间动脉系统解剖结构的差异。为应对这一挑战，我们将血管树建模为一个图，并提出一种用于冠状动脉语义标注的多图匹配（MGM）算法。MGM算法评估多个血管树图中动脉之间的相似性，同时考虑每对图之间的循环一致性。结果，通过将未标注的动脉段与已标注的段进行匹配，对其进行了适当的标注。通过结合解剖图结构、放射组学特征和语义映射，使用我们包含718例ICA的多站点数据集，所提出的MGM模型在冠状动脉语义标注方面实现了令人印象深刻的0.9471的准确率。对于狭窄检测，使用语义标注的动脉实现了0.9155的总体准确率。所提出的MGM为使用多个源自ICA的图进行冠状动脉分析提供了一种新颖的工具，为血管健康和病理学提供了有价值的见解。
在本研究中，运用转录组学技术分析了外源性自诱导物-2（AI-2）前体4,5-二羟基-2,3-戊二酮（DPD）如何通过LuxS/AI-2群体感应（QS）系统促进植物乳杆菌SH7对腐胺的降解。京都基因与基因组百科全书分析表明，添加DPD上调了植物乳杆菌SH7中腐胺降解基因并下调了腐胺合成基因，从降解和合成两个方面促进了腐胺的降解。基于上述结果，探讨了接种过表达luxS基因的植物乳杆菌SH7（植物乳杆菌SH7-pMG36e-luxS）对干香肠中生物胺（BA）含量的影响。在第3天、第6天和第9天接种植物乳杆菌SH7-pMG36e-luxS的干香肠的总BA含量（分别为53.43、81.89和96.14 mg/kg）低于接种植物乳杆菌SH7和未接种处理的干香肠。在发酵结束时, 植物乳杆菌SH7-pMG36e-luxS对腐胺和尸胺的降解率分别高达75.26%和61.40%。本研究揭示了通过LuxS/AI-2 QS系统降解腐胺的机制，阐明了植物乳杆菌SH7-pMG36e-luxS在降低干香肠中胺类物质方面的实际应用效果，并为开发具有功能性LuxS/AI-2 QS系统的工程化乳酸菌发酵剂以及降低发酵肉制品中的BA含量提供了新的见解。
与血液接触的装置中血栓的形成伴随着多种可能危及生命的风险。具体而言，植入后立即发生的血液暴露过程会引发旨在清除外来物质的免疫反应，这可能导致血栓形成、炎症和装置故障。为了赋予植入装置抗凝血特性，已开发出一种在植入装置上原位自生长的纳米硒水凝胶涂层，该涂层通过干预炎症细胞激活途径抑制血栓形成，可能是通过降低炎症细胞表达的组织因子活性和凝血酶生成来实现的。与无硒涂层相比，纳米硒水凝胶涂层显著抑制巨噬细胞激活，表现为M1表型减少和M2表型极化增加，导致M2/M1比率增加146%，同时促炎细胞因子分泌减少。更重要的是，硒涂层通过使巨噬细胞失活降低巨噬细胞促凝血活性，导致组织因子（TF）释放和凝血酶生成减少。值得注意的是，该涂层在脂多糖诱导的炎症兔模型和临床脓毒症患者中抑制了凝血反应，从而减少了以纤维蛋白沉积减少和单核细胞标志物减少为表现的血栓形成。进一步的研究表明，在兔和猪血管模型中，涂覆的中心静脉导管（CVC）减少了血栓形成和血管炎症激活。总体而言，这种主动抗炎水凝胶涂层策略在抑制与血液接触的装置表面血栓形成方面是有效的，尤其是在更具挑战性的血流环境中。
人类多能干细胞（hPSC）的分化细胞可用于细胞治疗和再生医学，但无法在传统聚苯乙烯表面增殖。相反，hPSC通常在涂有基质胶的表面培养，基质胶含有异种物质。因此，建议使用与合成肽偶联的生物材料来促进hPSC增殖。hPSC已在与源自细胞外基质（ECM）蛋白的特定肽偶联的表面上成功培养超过10代。然而，偶联所需的肽溶液浓度很高（通常>1000μg/mL）。为克服这一限制，本研究开发了一种基于聚酰胺胺（PAMAM）树枝状大分子的肽偶联表面的新型细胞培养生物材料，该材料可在局部实现高肽表面密度。我们成功地在与基于层粘连蛋白β4链设计的特定肽偶联的PAMAM树枝状大分子表面上培养了hPSC；该表面是用低浓度肽（50μg/mL）生成的，其浓度与用于用ECM溶液包被表面的浓度（5-10μg/mL）处于同一数量级。在肽偶联树枝状大分子表面长期（10代）培养后，hPSC表现出多能性，具有分化为所有三个胚层细胞的潜力，以及用于治疗心肌梗死的心肌细胞和用于治疗视网膜色素变性疾病的视网膜色素上皮细胞。通过PAMAM树枝状大分子在表面高密度进行3D肽偶联（固定），支持在长期培养过程中通过低浓度肽维持hPSC的多能性。
乳酸菌（LAB）在发酵食品生产中起着至关重要的作用，某些菌株能够产生胞外多糖（EPS），这些胞外多糖可能会增强发酵食品的质地和功能。其中，乳酸菌产生的细菌β-葡聚糖——一种特定类型的胞外多糖——具有良好的流变学特性和潜在的健康益处，使其在食品应用中特别有价值。在本研究中，采用了表型和基因型相结合的筛选策略，以鉴定可能能够产生β-葡聚糖并适用于食品发酵（尤其是基于水果的产品）的乳酸菌菌株。从246株乳酸菌分离物中，选择了6株携带编码β-葡聚糖合酶的gtf-2基因的产EPS菌株进行进一步表征。值得注意的是，从高达干酪中分离出的副干酪乳杆菌LTH 2407是其属中第一个已知携带gtf-2基因的成员。基因组和代谢分析揭示了与糖转运、碳水化合物代谢和EPS生物合成相关的菌株特异性特征，表明它们在包括水果发酵在内的各种食品基质中的潜在适用性。基于基因组的安全性评估表明，没有证据表明这些菌株会产生毒素、存在抗微生物抗性基因或具有产生组胺或酪胺等高毒性生物胺的遗传潜力。这些发现支持了所选菌株作为食品发酵中安全使用的起始培养物的潜在适用性。该研究为进一步分析这些产β-葡聚糖的乳酸菌菌株的发酵性能、EPS生产能力和工业相关性提供了坚实的基础。
慢性伤口是糖尿病患者常见的并发症，其特征在于由于持续和过度的炎症反应、易感染以及糖尿病伤口部位缺乏有效的收缩应力而导致愈合困难。在本研究中，我们通过在多孔聚氨酯泡沫（DDLPU-泡沫）中，在改性藻酸盐（Alg-Cat）存在下原位自由基聚合丙烯酰胺（AM）来制备一种异质水凝胶贴片。含有具有光热性能的去甲基化脱碱木质素-Fe复合结构（DDL-Fe）的聚氨酯泡沫赋予贴片优异的近红外（NIR）光响应形状记忆性能，使预拉伸的贴片在近红外光下为糖尿病伤口提供双轴收缩，同时还具有广谱光热抗菌性能。水凝胶相中的Alg-Cat含有二硫键连接的儿茶酚，具有抗氧化活性和灵活的组织粘附性。体内试验表明，DDLPU/Alg-Cat贴片有效地降低了慢性伤口的炎症水平并促进组织重建，通过机械调节功能和抗氧化活性的结合加速伤口愈合。这种异质水凝胶贴片兼具机械调节功能和生物活性，为治疗慢性糖尿病伤口提供了一种新颖有效的策略。
通过主动递送治疗性气体来干预疾病是一项颇具吸引力但又具有挑战性的任务，这需要基于纳米材料的递送系统取得突破。能够将多种形式的能量有效转化为机械运动的微纳马达（MNMs）激发了气体递送和治疗领域的创新，为解决治疗过程中靶向递送和可控气体释放的挑战提供了另一种可能。因此，本综述全面总结了将微纳马达用作精确气体递送和治疗的移动平台的最新进展。综述首先介绍了多种治疗性气体的生理功能，包括一氧化氮（NO）、硫化氢（HS）、一氧化碳（CO）、氧气（O）和氢气（H）。然后讨论了各种人工微纳马达的概念验证设计，这些微纳马达能够在复杂的生物环境中高效推进，并能响应内在或外在刺激智能释放这些气体。特别强调了它们在调节微环境以治疗疾病方面的潜力，旨在证明微纳马达在该领域的独特优势。此外，还讨论了当前用于气体治疗的微纳马达面临的关键挑战和局限性。相信在不久的将来，微纳马达将成为促进气体治疗的精密递送平台。
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