非那米柳

肿瘤的耐药性是国际上抗肿瘤药物研究的难题。根据美国国家癌症协会发布的研究数据：90%以上肿瘤患者治疗失败都与耐药相关。因此研究肿瘤耐药的机制、寻找新的抗肿瘤靶点以及研发新型抗肿瘤药物一直是全球关注的热点。MRP（Multidrug Resistance associated Protein，多药耐药相关蛋白）是ABC转运体家族的一员，也是第一个被发现并确定与耐药相关的ABC转运体，因此具有尤为重要的作用。MicroRNAs（miRNAs）则是近年来RNA生物学领域中的重大发现。在人类中表达的miRNA有1000多种，人体中60%的基因都可能被其调节，它是一类平均长度只有22个核苷酸的小分子非编码RNA，其对靶基因的调节参与了个体发育、细胞分化与增殖、凋亡等一系列生物学过程，在肿瘤、代谢紊乱等人类疾病的产生和发展过程中起到了重要的作用，但其在肿瘤耐药中的作用和机制仍不十分清楚。中国科学院上海药物研究所药物安全评价中心（以下简称“安评中心”）博士研究生高曼在研究员任进、副研究员戚新明的指导下，经过多年潜心研究，采用多种分子生物学最新技术和方法，发现miR-145可以通过不完全碱基互补配对作用于ABCC1的3’UTR的结合位点，在转录后水平来下调靶基因MRP1的表达这一重要新机制。进一步体外、体内研究证明：miR-145可以下调MRP1，减少细胞内阿霉素的外排，升高细胞内阿霉素的累积量，增强乳腺癌细胞对阿霉素的敏感性。因此首次发现了miR-145可通过直接靶向抑制MRP1而增强阿霉素对耐药的三阴性乳腺癌的作用，为抗肿瘤耐药研究提供了新靶点、新机制和新的治疗手段。该研究工作于2016年7月在线发表在Oncotarget上，是继今年3月在国际期刊BBA-Gene Regulatory Mechanisms上发表首次发现了非编码miRNA具有双重调控作用的全新分子机制之后，再次发表新研究成果。安评中心关于非编码miRNA相关的研究此前已有多篇文章相继发表，从发现的非编码miRNA双重调控作用的新机制，到非编码miRNA抗肿瘤耐药的新功能，建立了非编码miRNA的发现、筛选、优化、功能和机制确证等一系列研究体系，取得了一系列新进展，获得了国外同研究领域的广泛认可。该项研究获得国家“重大新药创制”科技重大专项以及中科院先导专项的支持。

2015 年 7 月 15日-17日，在北京理工大学（中关村校区）中心教学楼举办了第六届纳米 & 新能源技术国际青年论坛，飞纳电镜赞助并出席了此次会议。北京理工大学（中关村校区）中心教学楼纳米 & 新能源技术国际青年论坛，英文 “Young Scholars Symposium on Nano & New Energy Technology”，时间在每年的 7 月 - 8 月初，是第一线国际青年科学家的高端论坛。已经非常成功地举办了 5 届，第一、二、三届在华中科技大学光电国家实验室（武汉），第四届在中科院上海高等研究院（上海），第五届在苏州大学（苏州）。第六届纳米 & 新能源技术国际青年论坛又是一次成功的盛会，参加人员在 100 名左右，都是当前在纳米、新能源、先进信息材料等方面的青年专家，奋斗在国际前沿研究第一线，在国际上非常活跃。此次会议的主题包括纳米材料合成，能源转化纳米材料及器件，能源存储纳米材料与器件，纳米光/电子学和纳米催化材料。论坛报告飞纳电镜受北京理工大学材料学院和化学学院的邀请，全力支持论坛的举办，赞助并参加了此次论坛。飞纳电镜携飞纳台式扫描电镜能谱一体机 Phenom ProX 在会议现场展示，飞纳电镜采用 CeB6 灯丝，ProX 放大倍数 13 万倍，分辨率 10 nm。飞纳电镜的工程师为广大青年学者现场演示飞纳台式扫描电镜 15 秒抽真空， 30 秒成像，全自动马达样品台结合彩色光学导航，点到哪里，看到哪里，无需手动调节样品台等多项飞纳台式扫描电镜的特色，以及扫描电镜测试纳米材料的效果。结合飞纳电镜的能谱，元素的测量非常简单，快捷，线面扫也变得非常轻松。飞纳电镜携 Phenom ProX 现场展示出席此次论坛的有飞纳电镜的用户济南大学的老师现场参观试用飞纳电镜此次，飞纳台式扫描电镜能谱一体机 Phenom Pro 在北京理工大学（中关村校区）中心教学楼亮相，也吸引了不少北京理工大学的学生前来围观，学生们都带了一到两个样品来测试。工程师热心地测试学生的样品。学生们现场就拿到了测试结果，非常高兴，对飞纳台式扫描电镜的操作方便性和测试效果给予了极高的肯定。扫描电镜是材料研究必不可少的工具，希望飞纳台式扫描电镜能够帮助更多研究材料的学者取得材料研究的突破。众多学生前来参观本次论坛合影留念

style type="text/css".TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }/stylep　　微纳加工方法分为“自上而下”和“自下而上”两种基本类型。前者是目前广泛应用于微纳加工领域的主流技术，但其由于受到物理极限的制约，一般加工分辨率在几十纳米量级上。后者则可在更小的尺度（包括分子尺度）上实现加工，被认为是一种突破物理限制的有效途径。然而，“自下而上”的组装方法由于科学认知和实验技术的不足，导致其在低缺陷、大面积、组装过程、组装结构等四个方面存在持续的挑战。相对而言，组装结构面临的障碍最大。这其中最重要问题是如何实现组装对称性的可调控，组装对称性可调控对于组装结构多样性和组装体功能的丰富至关重要。一般而言，由于形状互补性，组装结构对称性受到组装单元的形貌限制，四方单元易于形成四方密排结构，而球型则形成六方密排对称结构。由于在组装动力学过程中组装单元间的复杂力平衡和热力学最小原理的要求，打破形状依赖的组装结构对称性或是难以实现的目标。/pp　　中国科学院国家纳米科学中心和中科院纳米科学卓越中心刘前课题组与吴晓春课题组、邓珂课题组，以及美国科罗拉多大学Ivan I. Smalyukh课题组合作，通过引入一种新概念的主导控制力，首次实现了纳米金棒的四方对称性组装，一举突破了一直以来八面体金棒只能是形状依赖的六方对称结构的实验结果。这一结果在八面体银和钯纳米棒上也得到了实现，展示了这种方法的普适性。多尺度模拟计算进一步揭示这种控制力主导了非形状依赖的组装过程，并解释了四方对称比六方对称具有更高的热力学稳定性的实验结果。这一方法开辟了打破形状依赖组装对称性的新途径，为组装结构的多样性和纳米材料组装结构的可设计、可控提供了有力工具，将为推动纳米组装技术的进步提供助力。/pp　　该项工作是刘前课题组前期研究的进一步拓展，相关研究结果在线发表在《自然· 通讯》上，研究工作获得了国家重点研发计划纳米科技重点专项、中科院战略性先导科技专项A、国家基金委和欧盟项目的支持。/ppbr//pp style="text-align:center "img alt="" oldsrc="W020171116335815903956.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/363e43be-098e-40e6-9983-f0fef4b2e479.jpg" uploadpic="W020171116335815903956.jpg"//pp style="text-align: center "多尺度模拟计算揭示四方对称的主导控制力和更小的热力学势能/p

p　　近日，国家纳米科学中心孙佳姝课题组在肿瘤外泌体microRNA高灵敏检测方面取得新进展。相关研究成果“Thermophoretic Detection of Exosomal microRNAs by Nanoflares”于 2020年3月在线发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.9b13960)。/pp　　外泌体是由细胞分泌的含有蛋白质与核酸等生物大分子的纳米尺度(30-150 nm)脂质囊泡，通过运输活性分子参与细胞通讯，是肿瘤液体活检的靶标之一。microRNA是一种长度约为22核苷酸的非编码单链RNA。肿瘤细胞中高表达的microRNA会被包载在外泌体中，参与肿瘤增殖与转移，是新型肿瘤诊断标志物。现有的外泌体microRNA检测方法面临外泌体microRNA含量低、样本消耗量高以及需要RNA提取等挑战。因此，发展微量样品中外泌体microRNA的高灵敏检测新方法对癌症早期诊断具有重大意义。/pp　　在前期工作中，孙佳姝课题组利用热泳富集与核酸适体标记，实现了细胞外囊泡表面蛋白组测量和癌症分类(Nat. Biomed. Eng. 2019, 3, 183-193, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 9, 3817-3821, Adv. Mater. 2019, 31, 1804788)。在此基础上进一步开发了结合纳米耀斑(nanoflare)与热泳的检测新方法，实现了0.5 μL血清样本中外泌体microRNA的高灵敏检测，检出限低至0.36 fM，接近qRT-PCR。纳米耀斑通过被动输运进入外泌体后，可以特异性识别靶标microRNA并产生荧光信号。外泌体在热泳作用下快速汇聚，有效放大其中纳米耀斑产生的荧光信号，提高外泌体microRNA的检测灵敏度。临床血清样本中，外泌体肿瘤相关microRNA表达信息可以用于ER+乳腺癌的早期诊断。与常规检测手段相比，该方法灵敏度高，样本消耗量小，排除了非外泌体microRNA的干扰，为外泌体microRNA检测与癌症早期检测提供了新思路，新工具。/ppbr//p

推进纳米技术进步 FEI中国纳米港开幕screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0FEI高层及政府代表为中国纳米港剪彩 screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0FEI全球销售与服务执行副总裁与北大教授彭练矛共同为纳米港揭幕 中国上海 / 2008年1月18日--FEI公司（纳斯达克上市公司代码：FEIC）中国纳米港于今天正式开幕并投入使用，成为FEI公司继北美、荷兰、日本后全球第四家纳米港。纳米港具备的功能，超越了纯展示中心的理念，它所提供的先进技术与应用软硬件令 FEI的专家们可以和客户与伙伴们一起，共同致力于研发拓展创新理念与解决方案，以推进纳米世界的技术进步。 FEI 的4家纳米港均坐落于全球各地技术进步的核心区域，在这些地方聚集了众多客户和合作伙伴，不懈推动着纳米世界的技术发展。上海充满生机，是中国的技术发展高地，其地位举世公认，因此，FEI的第四家纳米港选址于此。考虑到中国一直是纳米技术投入与开发的领航者，FEI纳米港将为中国科学技术突破提供有效的当地支持。screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0中国首个纳米港拥有先进的设备 此次纳米港的开幕典礼吸引了包括FEI中国地区客户、知名学者以及记者等在内的众多宾客参加。FEI公司全球销售与服务执行副总裁盧钰霖在致辞时表示："在全球为纳米技术开发所做的努力中，中国始终扮演着重要角色，而纳米新技术的问世与应用，将有可能间接帮助人类解决清洁可再生能源、疾病、食品供应、恐怖主义、犯罪等诸多领域内的重大课题。在中国，我们的客户正在电子、生命科学等众多不同领域进行各种学术和商用研发工作，依托中国纳米港，我们得以更好地与他们开展合作，帮助他们的事业不断取得成功，支持中国科技研发持续进步。" screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0FEI的科研人员演示其先进的纳米显微镜产品 screen.width-300)this.width=screen.width-300" border=0嘉宾们感受纳米世界的独特魅力 FEI产品应用专家们深厚的专业知识，再加上FEI纳米港所提供的先进设备，为FEI纳米港和众多领先的政府与学术机构在微观世界的合作研发，提供了至关重要的支持，例如：FEI与美国能源部基础能源科学办公室在TEAM项目上的合作，其解析度达0.5埃。最近，FEI公司又与荷兰物质基础研究基金会（FOM）联合宣布将共同展开纳米研究项目。研究目标为开发高性能电子显微镜及聚焦离子束系统，进而获得单原子图像对材料结构进行改性。 中国纳米港将引进FEI公司的纳米显微镜，为纳米三维材料结构表征与性能分析提供超高分辨率显微技术与设备。其位于中国上海张江高科技园区碧波路690号8号楼。联系电话为+ 86 (0)21-50278805转5606。 关于FEI FEI公司是一个全球性的团体，拥有最先进的工业技术，为客户提供三维表征，分析和材料结构加工的精确信息，直至亚埃级水平。FEI久负盛名的全球用户网络向诸多先进研究与制造领域内的客户开放，加速其纳米研究进程，同时致力于新产品的商业化。FEI公司在全球有四个纳米港（NanoPort），分别位于美国，荷兰，日本和中国上海，它们共同为众多世界级知名客户与专家提供核心技术，致力于纳米新观念和新方案的研究与开发。FEI在全球 50 多个国家建立了销售及支持部门。详情请见www.fei.com

1993年的一天，北京大学校园里来了一位从日本留学回来的青年人，他带着六十余箱仪器设备回国，一入燕园，便从头开始建设实验室。几十年后，这位青年学者在世界科研领域享誉盛名，成为世界纳米材料研究领域的先驱。他就是全国政协常委、九三学社中央副主席、中国科学院院士、北京大学纳米科学与技术研究中心主任、北京石墨烯研究院院长刘忠范。“我的人生挺简单，就是在做一件事情，小时候是读书学习，现在是读书研究。”回国参与科研建设的数十年间，刘忠范一次次地锐意进取、开拓创新，以纳米材料之微，寻国计民生之大。从出国到归国：“出国做研究，回国做事业”1983年7月，怀揣着对化学浓烈兴趣的青年刘忠范在母亲的支持下，选择继续深造，从此开启了十年的日本留学生涯。钻研使他在化学的世界里越陷越深，先后在日本横滨大学、东京大学获得硕士、博士学位，并在东京大学和日本分子科学研究所做博士后。留学的第8个年头，刘忠范遇到了他的伯乐——北京大学化学系教授蔡生民。蔡生民教授不止一次对刘忠范发出邀请，希望他能够回国工作。面对蔡生民教授的热情和诚意，刘忠范接受了他的邀请。而彼时的中国尚处在科技腾飞的前夜，科研条件相对落后，“出去”的多，“回来”的少。科学无国界，科学家却有祖国。“在国外做的只是研究，回到国内才是真正做事业，会有更大的天地，更广的舞台。能为祖国作贡献，这就是我回国的最大心愿！”这是他的心声。刘忠范选择了祖国。带着导师送的60余箱实验仪器，刘忠范回到北京大学，亲手建立起光电智能材料研究室。在两间空房子里，他从零开始，既没经费，也没人员，就去工地、工厂找来沙子和锯末，自己动手搭起了防震台。每一个插头放在哪里，刘忠范都会自己设计并找人安装，桌椅板凳也需要他自己一件件购买。每天第一个来实验室的是他，晚上最后一个离开也是他，有时候工作到深夜，楼门已经关闭，只能翻大门回家。寒来暑往，刘忠范做得踏踏实实。1994年，刘忠范申请了科技部攀登计划项目，经费500万。在90年代初期，这是个庞大的数字。凭借着踏实的研究成果，刘忠范成为这个项目的首席科学家，也是当时科技部最年轻的首席科学家。从此，刘忠范开始了纳米攀登之旅。1997年9月27日，刘忠范和吴全德院士一道推动成立了国内最早跨院系、跨学科的纳米研究机构——北京大学纳米科学与技术研究中心。对科研方向的高度敏感，与刘忠范从小对大自然的强烈探求欲不无关系。1962年冬，刘忠范出生在吉林九台的一个农民家庭。小时候家里穷困，父亲务农，母亲是家庭妇女，只有在邻村小学教书的哥哥有文化。受到哥哥的熏陶，刘忠范从小就喜欢读书。凡是书上看到的东西他都想亲自试验一下：给鸡鸭听音乐是否会多产蛋？用凉开水浇地是否比用生水更好？怀着强烈的好奇心，他将这些“突发奇想”付诸行动，并仔细地观察实验结果。在此后的很多年里，对知识的浓厚兴趣总是牵引着他的研究。1998年的一天，刘忠范突发奇想，能不能把碳纳米管也像分子那样一个个排起来。冒出这个想法后，他立刻着手尝试，反复试验下，想法成功落地，碳纳米管首次整齐地矗立在表面上。2000年，他以开拓者的身份发表了国际相关领域的第一篇文章。从碳纳米管到石墨烯 ：“要么上书架，要么上货架”石墨烯 —— 被称为“ 会改变世界的材料”——于2004年被英国科学家发现，随之成为世界范围的前沿领域，是目前世界上已知最薄、最坚硬、导电性和导热性最好的新材料。2008年，刘忠范率领团队转而深耕石墨烯领域，开始研究石墨烯的合成方法。2010年的诺贝尔物理学奖，授予了发现石墨烯的两名科学家，世界范围内掀起了竞争石墨烯产业领域的热潮。与此同时，石墨烯的产业应用在国内得到了广泛的关注，各地纷纷兴建石墨烯产业园，成立产业中心。“老实说那个时候，社会上对石墨烯的宣传有点过热，很多有关石墨烯的说法不靠谱。”刘忠范坦言。但他认为，与其指出这种说法不对、这种做法不行，不如尝试一下自己认为正确的做法。“别的一概不做了，只做石墨烯，而且往前走，做‘有用、实用’的石墨烯。”正是这一决定，让他开启了石墨烯产业化研究的新征程。“被其魅力所征服，被其未来所吸引，义无反顾地走到今天，亦将为之奋斗余生。”刘忠范潜心于石墨烯基础理论研究，十年如一日地探索研究，发文无数。2018年，刘忠范一手建立了北京石墨烯研究院，作为院长的他，带领团队全方位开展石墨烯基础研究和产业化核心技术研发，为我国石墨烯研究和应用领域开山探路。“我们现在所做的事情，将来都会变成术语，所以一定要规范。”刘忠范反复告诫学生。他认为，对于石墨烯产业，制备决定未来。因此，他的团队抓住关键两点，一是制备具有全球竞争能力的优质材料，二是研究制备装备领域更高端更上游的技术。“有它行没它也行”不是刘忠范心中杀手锏级的应用。虽然国内市场上出现了许多石墨烯相关产品，但大多还是“三大件”，即石墨烯电热产品，石墨烯改性电池以及石墨烯防腐涂料。这些产品很难给人类生活带来颠覆性的改变，他认为，一个杀手锏级的应用，应当可以让传统产业升级换代，创造出新的产业。因此，刘忠范始终致力于探索更多方向，提供最好的材料与装备。“要做点真正有用的东西，或者上书架或者上货架。”这是刘忠范一贯的理念。上书架，并非简单地发表学术论文，而是真正对科学有用，是能够在教科书里找到；而上货架，并非简单地申请几项专利，而是真正对国计民生有用，是能够在百姓生活里找到。从科研到育人 ：“人才决定潜力，文化决定高度”2009年，刘忠范被评为“科学中国人年度人物”，2011年当选中科院院士，2012年获得中国化学会—阿克苏诺贝尔化学奖。在他心里，学者应该专注于学问；院士是一个崇高的称号，选上是件“水到渠成的事情”，而不应是追求的功利目标。他希望自己还是最初的那个“自己”，做好学问，在推动学术发展的同时把年轻一代带起来… … 正因如此，对于奋战在科研第一线的刘忠范来说，三尺讲台更是他的另一个阵地。他认为，“科研跟教书育人并不矛盾，作为一名教师，也有义务承担起培育新人的重任”。“人才决定潜力，机制决定效率，文化决定高度”，这是刘忠范一贯的信条。谈起最自豪的事，不是发表的600多篇学术论文，不是探索出了新领域，而是培养了一批热爱科学、热爱纳米的学生。身教胜于言传，刘忠范的以身作则，点燃了一批批学生对科研的兴趣。他的学生绝大多数都在国内外高校和科研院所从事科研工作，其中已经有60多位教授或研究员，包括一位院士、5名万人计划领军和拔尖人才、5名长江学者和青年长江学者、9名杰青、8名优青，还有10位企业高管，都在各自的领域里为科学研究和国家发展贡献自己的力量。刘忠范始终带着兴趣做科研，兴趣也是他教育理念的第一页。“一个新学生来我这里做科研，我都先问他的特长和爱好是什么，我让他自己找感兴趣的问题。当他不知道对什么感兴趣时，我会问他对哪些不感兴趣，以尽量避免做自己不感兴趣的工作。”作为导师，导引学生找到自己所擅长的兴趣，他认为这同样重要，将两者结合起来，还需要耐得住寂寞的马拉松式的坚持。针对“十四五”时期的人才培养，他提出“要进行兴趣导向，分类支持”，基础研究和应用研发不能混为一谈：基础研究需要的是自由宽松的创新性文化环境和文化土壤；应用研究和高技术研发需要明确的应用目标牵引。每个人精力有限，把它集中于真正的科学问题上，保持一颗安静平和、积极向上的心，不懈努力，才会有所突破。责任二字，同样是他育人理念的重要一页。在谈及2020年政府工作报告时，他认为一句“生命至上”令人动容，这也是他责任心的一个生动体现。静心在科研世界之外，刘忠范深深地感受到越来越多的社会责任。儿时刻骨铭心的经历使他对农村教育和失学儿童问题十分关注，他多方奔走，设立的奖学金帮助了不少濒临失学的儿童。他曾经就读的村小学有了漂亮的新校舍、宽敞明亮的图书室、崭新的桌椅和计算机房。收到学生家长寄来的感谢信，讲述自己的孩子第一次看到和使用电脑时的激动心情，刘忠范感动得落了泪。他还在母校长春工业大学设立“励志奖学金”“烯望之星奖学金”，鼓励母校的年轻学子奋发向上。“有了兴趣，就有了追求；而有了责任意识，就能够把个人的追求与集体乃至国家融为一体。”刘忠范尽自己最大的努力承担起社会的责任，他也将这种勇于担当的精神传递给他的学生。“做好一件事，不负北大人”“矢志不渝家国梦，敢凭烯碳赌人生。”回到祖国怀抱30年，刘忠范用实力为自己的事业开拓了一片广阔的天空，也为祖国的纳米科技领域和人才培养奉献了自己的力量。“科学精神实际是追求真理，追求事实本身，由好奇心驱动， 其实质就是关注、认识和解释自然，没有私心杂念，更无过多功利性虚荣心。只有厚积培植科学精神滋长的土壤，才能孕育和激发出更多的原始创新。”刘忠范这么说，他也是这么做，他还将继续这么做下去。（本文原载于《中国统一战线》2022年第5期总第365期 记者：程佳俊，北京大学融媒体中心）

p　　随着精准医学概念的提出，越来越多的人开始关注如何能做到疾病的精确诊断和治疗。外泌体作为一个新型的研究热点，已经成为了疾病诊断的潜在有效方式，在精准医学发展上有着光明的前景。/pp　　Xiance Jin等人运用高通量测序技术(High-throughput sequencing)，又称“下一代”测序技术(Next-generation sequencing)对46个I期非小细胞肺癌患者和42个健康人员的外泌体miRNA进行分析，以鉴定和验证腺癌和鳞状细胞癌特异性miRNA。/pp　　检测发现腺癌特异性miR-181-5p、miR-30a-3p、miR-30e-3p和miR-361-5p，以及鳞状细胞癌特异性miR-10b-5p、miR-15b-5p和miR-320b，并且对比后发现这些miRNA可能是有效的早期非小细胞肺癌非侵入性诊断的生物标志物。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/4dd3175f-8a80-4a9f-9356-1b36460c2ebc.jpg" title="1.jpg"//pp　　Hye-Suk Han等人以微阵列及qRT-PCR检测了107例胸腔积液患者无细胞循环microRNA(Circulating cell-free microRNAs)表达水平，以寻找能鉴别良性胸腔积液(BPE)与肺腺癌相关恶性胸腔积液(LA-MPE)的miRNA标志物。微阵列分析筛选160个miRNA后，结果显示，与BPE相比，LA-MPE 的miR-198表达水平显著降低，同时qRT-PCR证实了miRNA微阵列分析结果。将miRNA检测与现有肿瘤标志物结合应用后，可提高检测敏感性与特异性。/pp style="text-align: left text-indent: 2em "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/ac8799d8-40ef-4525-8533-7afc48849af3.jpg" title="2.jpg"//pp style="text-align: left text-indent: 0em "　　Riccardo Cazzoli等人对包含10例肺腺癌患者、10例肺肉芽肿及10例健康吸烟者的共30例血浆样本进行qRT-PCR检测并初步筛选，随后针对包含50个肺腺癌、30个肺肉芽肿和25名健康吸烟者的大样本进行检测再次筛选后，发现miR-378a、miR-379、miR-139-5p和miR-200b-5p的表达水平有助于鉴别结节群(肺腺癌和肺肉芽肿)与非结节群(健康吸烟者)，进一步检测miR-151a-5p、miR-30a-3p、miR-200b-5p、miR-629、miR-100和miR-154-3p表达水平有助于鉴别结节群中的肺腺癌患者与肺肉芽肿患者。且前者具有97.5%敏感性与72.0% 特异性，后者具有96.0% 敏感性及60.0%特异性。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/8ef796f5-adf6-4715-b8c3-67e7595887cf.jpg" style="" title="3.jpg"//pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/a6a6d008-9624-4a85-9ead-bb4c22ace628.jpg" style="" title="4.jpg"//pp style="text-align: left text-indent: 2em "参考文献：br//pp　　1.Jin X, Chen Y, Chen H, et al. Evaluation of tumor-derived exosomal miRNA as potential diagnostic biomarkers for early-stage non-small cell lung cancer using nextgeneration sequencing. Clin Cancer Res 2017 23:5311-9./pp　　2.Han HS, Yun J, Lim SN, et al. Downregulation of cell-free miR-198 as a diagnostic biomarker for lung adenocarcinoma-associated malignant pleural effusion. Int J Cancer 2013 133:645-52./pp　　3.Cazzoli R, Buttitta F, Di Nicola M, et al. microRNAs derived from circulating exosomes as noninvasive biomarkers for screening and diagnosing lung cancer. J Thorac Oncol 2013 8:1156-62./p

p　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员吴正岩课题组与上海交通大学医学院教授邹多宏团队合作，利用磁性氧化铁与硅酸锰纳米复合物制备出一种对肿瘤微环境响应的纳米磁共振造影剂和药物递送系统，相关工作已被生物材料期刊Biomaterials 接收发表(DOI: 10.1016/j.biomaterials. 2018.12.004)。/pp　　纳米诊疗一体化是当前研究肿瘤个性化治疗的主要研究方向之一，但是现有的纳米诊疗体系对病灶组织识别度差，对肿瘤微环境响应不足，使纳米诊疗剂难以精确观察和高效治疗肿瘤组织。对此，研究团队基于肿瘤微环境低pH值和谷胱甘肽高表达的特性，合成了对肿瘤组织pH和谷胱甘肽敏感的硅酸锰多孔纳米球，在其表面沉积磁性氧化铁纳米颗粒，制备出磁性氧化铁与硅酸锰的纳米复合物。该纳米复合物在正常组织和血液中，不会发挥造影功能，而一旦进入肿瘤组织，即可释放出锰离子，发挥高效肿瘤T1磁共振造影功能。同时，该纳米复合物装载的抗癌药物顺铂也释放出来，与锰离子和磁性氧化铁协同杀死癌细胞，达到肿瘤协同治疗效果。/pp　　该研究工作得到国家自然科学基金、中科院青年促进会项目、安徽省重大专项、安徽省自然科学基金等的资助与支持。/pp style="text-align: center "img title="W020181219620098020563.png" alt="W020181219620098020563.png" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/4e531ec7-7d15-4248-b1c2-7d6dec45a79d.jpg"//pp/p

中科院理化技术研究所段宣明团队、日本理化学研究所河田聪团队通过合作，近日在利用飞秒激光多光子纳米加工技术进行三维微纳结构制备的研究中获得重要进展，成功突破了光学衍射极限，实现了纳米尺度的三维金属纳米结构加工。近年来，利用飞秒激光直写技术进行三维纳米结构加工，已成为一个广泛受到关注的研究工作。该研究团队利用基于非线性光学原理的飞秒激光多光子直写纳米加工技术，突破衍射极限，利用多光子聚合反应成功地获得纳米尺度加工分辨率，并实现了功能性纳米复合材料的三维微纳结构加工。金属纳米材料与结构在电子信息、生物检测等多个领域有重要应用前景，但是加工制备具有各种金属三维纳米结构，仍然是目前国际上研究开发的热点与难点。在利用飞秒激光多光子三维纳米加工技术进行金属纳米结构加工的研究中，加工分辨率长期徘徊在微米至亚微米尺度范围，未能实现突破光学衍射极限的纳米尺度加工。针对飞秒激光多光子还原制备金属纳米结构过程中，金属纳米粒子在激光作用下易于生长成为大块晶体的问题，研究团队提出了利用表面活性剂限制金属纳米材料生长，以获得三维金属纳米结构的思路。他们在硝酸银水溶液中添加了含有肽键的羧酸盐阴离子表面活性剂，使多光子光化学还原的银纳米粒子由微米及亚微米尺度不均一分布，成为尺寸约20纳米的均一分布，获得了仅为约激光波长六分之一的120纳米线宽的银纳米线，成功地突破光学衍射极限，实现了纳米尺度加工与三维金属纳米结构的加工。同时，激光加工所用功率也由数十毫瓦降低到了一毫瓦以下，为进行金属纳米结构的多光束平行快速加工奠定了技术基础。该项研究工作成果发表在5月18日出版的Small上。该研究工作所展示的任意三维金属纳米结构加工能力，使飞秒激光多光子三维纳米加工技术具备了在微纳电子器件的三维金属纳米布线与三维金属T型栅、人工介质材料、亚波长等离子光学器件、表面等离子生物传感器及太阳能三维纳米电极等纳米器件制备中获得广泛应用的可能性。中国科学院、科技部国际科技合作计划、日本科学技术振兴机构对该研究工作给予了支持。

时间2019年12月26日 下午14:00-15:00题目仿生纳米药物用于人脑胶质瘤的治疗主讲人刘艳杰 博士（河南大学）讲座形式网络讲座，手机或PC即可参与（会议链接和如下报名链接相同）内容简介由于血脑屏障（blood brain barrier, BBB）的存在，使得人脑胶质瘤成为癌症治疗中最棘手的肿瘤之一。BBB，其为脑部的自我平衡防御机制，它在保证中枢神经系统免受外来物质侵扰的同时，也阻碍了治疗药物通过非入侵性给药进入脑内。因此，发掘研究能协助纳米药物突破BBB的药物或靶向分子是治疗脑部疾病的当务之急。基于以上背景，讲者所在实验室设计了细胞膜伪装的肿瘤微环境响应的仿生纳米药物用于脑胶质瘤的靶向治疗。该智能仿生纳米药物合理解决了目前纳米药物面临的体内循环时间短、难以跨越BBB、被肿瘤细胞摄取量低和药物在病灶处释放缓慢等诸多关键问题，最终可望成功实现人脑胶质瘤安全高效的治疗。即刻报名扫描下方二维码，报名吧！主讲人简介刘艳杰 博士生物医学工程专业在读博士，现在河南大学从事仿生纳米药物用于人脑胶质瘤的治疗的研究。在Advanced materials，Biomaterials等杂志上发表论文2篇，申请国内专利2项。

目前，纳米材料已经被日益广泛地应用在电子、光电、生物电子、传感以及能源等领域的各种器件中。因此，理解和表征纳米材料的电学性能不仅是基础科学研究的兴趣所在，也是实现其广泛实用化的迫切需求。但是，传统的场效应晶体管(field-effect transistor, FET)方法在纳米材料电学性能的表征中遭遇到器件制备过程复杂、材料-电极欧姆接触不易实现以及检测通量较低等问题。　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅课题组与合作者共同发展了一种名为介电力显微术(dielectric force microscopy, DFM)的新型功能成像技术来解决上述难题。相关综述发表于近期的Accounts of Chemical Research 期刊(Accounts of Chemical Research 48:1788 (2015) )。　　半导体和金属材料对于外部电场介电响应的主要贡献来自于载流子迁移引起的宏观极化。因此，材料中的载流子浓度及其迁移率既决定了该材料的介电响应也决定了它的电导率。借助于扫描探针技术对微小作用力的超灵敏检测(~pN)，DFM通过测量材料的诱导偶极与针尖上的电荷之间的相互作用力来表征纳米材料的介电响应。此成像模式无需电极接触即可“看”到纳米材料中的载流子(图a)。以单壁碳纳米管(直径~1nm)和氧化锌纳米线(直径~30-50nm)作为研究模型，DFM成功地实现了对纳米材料介电常数的测量(Nano Letters 7:2729 (2007))、半导体与金属导电性的分辨(Nano Letters 9:1668 (2009))以及半导体材料中载流子类型的判定(Journal of Physical Chemistry C 116:7158 (2012))(图e-g)。更为有趣的是，DFM展现出传统FET方法无法实现的~20nm 的空间分辨率。　　此外，陈立桅与合作者通过比对同一单壁碳管的DFM与FET测量结果，证实了DFM与FET互为平行测量手段(Nano Research 7:1623 (2014))。相关研究结果揭示了DFM信号的门控调制比(DFM信号在不同门电压下的比值)正比于FET器件开关比的对数(图b)。这个半对数关系得到微观层面的Drude模型的解释和证实(图c)。这一模型将对未来DFM技术在不同材料与器件体系中的应用提供一个理论框架。　　在纳米材料电学性质测量领域中，由斯坦福大学教授沈志勋(Zhi-Xun Shen)开发的扫描近场微波显微术(scanning near-field microwave microscopy)具有与DFM类似的特性与功能(Review of Scientific Instruments 79:063703 (2008))。扫描近场微波显微术与DFM均具有无接触测量和纳米尺度空间分辨率等特性。不同的是，扫描近场微波显微术和DFM分别测量材料的高频和低频介电性质。DFM无需昂贵的高频网络分析器和特制的扫描探针，因而便于应用在多种复杂成像环境中。DFM这一成像模式可能在未来的基础研究与工业在线监测领域获得广泛应用。　　相关系列工作由国家自然科学基金、中科院先导专项计划、江苏省自然科学基金、美国化学会石油研究基金会和苏州纳米科技协同创新中心提供资助。　　图：(a)DFM二次扫描模式示意图。(b)DFM门控比与FET器件开关比之间的半对数关联性。(c)DFM信号与载流子浓度和迁移率依赖性的数值模拟结果。DFM纳米尺度空间分辨率展示：内部具有金属-半导体结的单壁碳管的形貌像(d)和介电响应像(e-g)。

导体材料是信息交互、电能传输和力、热、光、电、磁等能量转换的基础性材料，在航空航天、新能源汽车、电力线路等领域具有重要应用价值。随着大功率器件的发展，对轻量化、大载流、高导电性材料的需求越来越迫切。单根单壁碳纳米管（SWCNT）拥有极高的载流能力和电导率，载流能力比传统金属铜高出2~3个数量级，电导率更是银的1000倍以上。然而，当SWCNT组装成宏观薄膜的时候，由于碳管间电子/声子散射的影响，载流能力和电导率会显著降低，从而制约SWCNT薄膜在大功率器件领域的应用。 针对上述问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员康黎星等提出并研制了新型大载流、高导电碳纳米管复合薄膜材料。研究团队采用化学气相输运法将CuI均匀高效地填充到SWCNT管腔中，制备出CuI@SWCNT一维同轴异质结。SWCNT对CuI具有保护作用，保持了CuI的电化学活性，使其能够在恶劣的酸性环境和长期电化学循环下保持稳定性。研究通过电学测量发现，CuI@SWCNT薄膜相较于SWCNT薄膜具有更优的电导率和更强的载流能力，其载流能力提升4倍，达到2.04×107 A/cm2，电导率提升8倍，达31.67 kS/m。  SWCNT填充CuI后，SWCNT中电子流向CuI，导致SWCNT的费米能级降低；同时，CuI@SWCNT一维范德华异质结中SWCNT的结构未被破坏，载流子依然保持高效的传递速率，进而使得CuI@SWCNT薄膜具有更高的导电性和载流能力。CuI@SWCNT复合薄膜在未来高功率电子器件、大电流传输等应用中具有潜力。 相关研究成果以CuI Encapsulated within Single-Walled Carbon Nanotube Networks with High Current Carrying Capacity and Excellent Conductivity为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。

p　　癌症是少数现代医学仍然无法攻克的疾病之一，癌细胞以其复杂多样的代谢方式和生态微环境给癌症治疗带来极大的困难。在目前癌症的治疗策略中，化疗仍是最常用的手段之一。但常规的癌症化疗，在高毒性的药物作用于全身造成强烈毒副作用的同时，病灶的药效却随之大幅降低。事实上，强毒副作用与低化疗效果成为了癌症病人的主要死亡原因之一。因此，开发无毒、安全和高效的癌症治疗体系尤为重要。/pp　　近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员施剑林、陈雨带领的科研团队提出了“纳米催化医学”的新型肿瘤治疗策略，利用多元化、高选择性和高特异性的催化反应实现安全、无毒药物在肿瘤区域微环境刺激下原位转化为有毒物质，从而达到选择性杀死肿瘤细胞而不对正常组织产生毒副作用的目的。最新的一项将纳米催化医学策略成功应用于肿瘤治疗的工作发表在《自然-通讯》上。/pp　　在该项工作中，研究团队合成了一种枝状介孔二氧化硅纳米粒子作为药物输运系统载体，依次负载直径2 nm的超小四氧化三铁纳米粒子和葡萄糖氧化酶，构建一种新型的纳米催化剂。该纳米催化剂中的葡萄糖氧化酶是一种高活性有机酶，且四氧化三铁纳米粒子是一种高效、高稳定性的Fenton反应催化剂。该催化剂利用肿瘤细胞内旺盛的葡萄糖原料和微酸性代谢环境，连锁地进行高效的生物酶催化反应和化学Fenton催化反应。在第一步生物酶催化反应中，葡萄糖氧化酶选择性地催化肿瘤内的d-葡萄糖生成过氧化氢与葡萄糖内脂。过氧化氢作为下一步化学Fenton催化反应的反应物，在酸性条件下被四氧化三铁催化生成高毒性的活性氧物种-羟基自由基。高毒性的羟基自由基可以诱导肿瘤细胞的凋亡，在实现杀死肿瘤细胞的同时，不对正常的组织和器官造成损害。体内动物实验结果显示，该纳米催化剂对健康的小鼠在1个月的时间内没有不良影响，表明其具有良好的体内生物安全性。在荷瘤鼠的体内治疗毒性研究中发现，其对于4T1乳腺癌肿瘤和U87脑胶质瘤肿瘤的抑制效率分别达64.67%和57.24%，表明该纳米催化剂具有较好的肿瘤杀伤和抑制能力。/pp　　此外，该团队利用瘤内催化反应策略，开展了不同的无毒副作用肿瘤化疗的系列前沿探索工作。如利用介孔氧化硅纳米颗粒作为载体，将无毒的金属朴啉分子输运至癌症病灶，在常规的超声外场作用下，瘤内催化产生大量单线态氧自由基，安全高效杀灭肿瘤(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1275-1284)。该团队还合成得到无毒的非晶铁纳米颗粒，进入肿瘤后，这种纳米颗粒在肿瘤弱酸性环境下释放出二价铁离子，催化肿瘤过表达的过氧化氢，原位产生活性氧组分，同样达到安全高效杀灭肿瘤的目的(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 2101-2106)。这些工作为未来的肿瘤精准治疗提供了全新的路径。/pp　　该研究工作得到了国家重点研发计划“青年科学家”专项(纳米专项)、国家自然科学基金、中国化学会青年人才托举工程以及中科院青年创新促进会等的资助和支持。/pp style="text-align: center "img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c586eb99-c6e8-41c8-b2e9-73c1aa46ffde.jpg"//pp style="text-align: center "strong基于纳米催化剂的连锁催化反应用于肿瘤治疗的示意图/strong/pp　　论文题目：Tumor-selective catalytic nanomedicine by nanocatalyst delivery/pp　　/pp /p

--罗切斯特大学的光学副教授郭春雷(音译)　　北京时间6月5日消息，据物理学家组织网报道，树木通过毛细管作用，把水分从树根运输到距离地面几百英尺的树叶上，现在罗切斯特大学的科学家已经制成一种简单的金属平板，它利用相同原理使液体向上运行，不过这种新发明运输液体的能力，比自然界快很多。　　这种金属或许将证明，把一定数量的液体抽到医疗诊断芯片周围，用来冷却电脑的处理器，或者把纯金属转变成抗菌表面是多么有意义。这项研究结果将发表在即将刊出的《应用物理学》杂志上。罗切斯特大学的光学副教授郭春雷(Chunlei Guo)说：“我们几乎可以改变任何金属的表面结构，从而控制液体对它作出的反应。我们甚至可以控制液体流动的方向，也可通过控制，让液体流动或者不流动。”　　郭春雷和他的助理亚纳托里沃罗比耶夫利用超速激光爆改变金属表面，使金属表面形成纳米规模的凹陷、小球和激光腐蚀孔道。这种飞秒激光(femtosecond laser)产生的脉冲仅持续数千万亿分之一秒，如果说一飞秒相当于一秒，那么一秒就相当于大约3200万年。在短暂的爆炸过程中，郭春雷的激光发射出大量能量(相当于北美洲使用的所有电量)，而且所有能量都集中在一个针尖大小的点上。　　郭春雷表示，这种灯芯效应跟用纸巾把溢出的奶吸干，或者在玻璃杯里产生“酒泪”，利用分子引力和蒸发作用促使液体逆着重力方向移动的效果一样。郭春雷的金属逆着重力移动的速度是每秒1厘米。他的纳米结构还改变了液体分子和金属分子相互作用的方式，使它们之间或多或少具有一些吸引力。在尺度合适的情况下，金属纳米结构吸引液体分子的能力，比金属分子之间的吸引力更大，这种情况使得液体迅速在金属表面展开。液体在散开的过程中与蒸发作用结合，就在郭春雷的金属表面迅速产生了灯芯效应。　　郭春雷通过在金属里加入激光腐蚀孔道，进一步加强了对液体的控制。他说：“设想一下一个微型芯片上具有庞大的水路系统，就像微处理器上的电子线路一样，我们利用少量液体，就能实施化学或者生物学工作，那会是一种什么景象。血液可以沿着特定路径到达传感器，进行疾病诊断。通过这种微型系统，护士根本不需要抽取一试管血液，进行检测。在皮肤上擦一下获得的细胞，或许就足以进行微量分析。”　　郭春雷的科研组还制成了一种可减小水分子和金属分子之间的吸引力(这种现象被称作恐水症)的金属。由于细菌主要由水构成，因此它们在恐水症分子表面根本无法生长。通常情况下要改变四分之一的金属表面需要30分钟或更多时间，但是郭春雷和沃罗比耶夫正在改进这项技术，让它变得更快。不过幸运的是，虽然这项技术非常复杂，但是利用简单的壁装电源插座就可以给飞秒激光供电，这意味着如果该技术得到改进，它使用起来就会更加简单。　　郭春雷还将在这个月的《物理评论快报》上宣布，利用飞秒激光加工技术，可以生产出亮度跟普通灯泡一样的白炽灯，但是消耗的能量仅为制作普通灯泡所需能量的一半。2006年郭春雷的科研组利用飞秒激光制成具有纳米结构的金属，这种金属几乎不反射任何光。2008年，该科研组已经可以通过一些调整，让这种金属反射特定波长的光线，这种效果可以把任何金属改变成任何颜色。

自辉瑞/BioNTech和Moderna的2款mRNA疫苗上市以来，mRNA行业拥有的巨大前景已经得到了广泛的认可，诸多企业也已纷纷进军。然而，受限于核酸药物的开发难度，不少企业在研发初期都会遇到同样的问题：如何进行有效的核酸包裹？ 为了给更多的读者提供可借鉴的参考，小编将重点介绍MicroFlow™ 系列微流控设备，阐述其在核酸药物开发中起到的助力作用！MicroFlow™ 系列设备MicroFlow™ 系列微流控设备由铭汰医药设备（上海）有限公司开发，其开发之初就有着长远的设计考虑：依靠独特的芯片技术，使纳米药物早期开发、临床前放大及未来GMP生产实现工艺的无缝衔接。知识梳理在介绍设备之前，我们先来梳理一下核酸药物制备相关的知识。核酸药物的制备过程包括合成､修饰和递送三个环节。之所以将药物制备为纳米级，是因为在递送环节中纳米级的颗粒更容易透过血管壁和细胞膜等生物屏障；修饰环节则主要依靠配方的调整以及优化；而首个环节—合成环节，则需要借助于专业的设备，铭汰的MicroFlow™ 系列微流控设备可以合成直径为40-500nm的纳米粒子，其合成粒子的主要类型可参考图1。图1.纳米粒子类型图接下来，小编将分别介绍MicroFlow™ 系列微流控设备的四款产品。铭汰 Microflow T产品特点：1.Microflow T合成量为25μL~250μL，用于早期大量配方的筛选，可节省研发初期的成本消耗。2.单次制备可在数秒时间内完成，可缩短处方筛选耗时。3.混合过程高度均一且可重复。4.设备根据大量实验确定了较为通用的反应比，降低了试错成本。铭汰 Microflow S产品特点：1.Microflow S合成量为0.5~60 mL，旨在从实验规模上开发变革性药物，可制备少量样品，应用于小动物实验。2.制备速度快，总流速为0.1~50 mL/min，可节省大量时间。3.产物纳米粒子，粒径高度均一且可调；批次间重复性高。4.操作简单，可通过调整总流速、流速比等参数，来合成不同粒径的纳米粒子。铭汰 Microflow M产品特点：1.Microflow M合成总流速可达120L/h，有效的扩大了实验室合成规模，适用于更大的体内研究，如非啮齿类模型。2.保留核心的芯片技术，产品粒径、PDI与Microflow S设备无差异，实现工艺放大的快速转移。3.所有核心部件均具有高寿命、低故障率等特点；所有相关配件耐用且易更换。4.操作软件终生免费升级，提高适用性。铭汰 Microflow G产品特点：1.合成速率：120L/h（可根据需求定制，提升制备量）。2.承袭 Microflow M 特性的同时，优化设备细节，使其符合 GMP 要求。可进行大规模临床生产。3.使用与Microflow M相同的芯片设计，减少放大过程中的影响因素。4.一次性液体管路，消除清洁负担。读到这里，相必大家对于铭汰的设备已经有了初步的了解。随之可能会产生一个疑问：每一款产品是否都有与之匹配的芯片？答案是肯定的，以Microflow S设备为例，图6即为与之匹配的FlowTech S芯片。其最大特点为：在合成均一纳米粒子的前提下，能进行多次重复使用，大大的减少了研发成本。图6. FlowTech S芯片图微流控设备已经成为核酸药物开发者们的常用设备，其在合成均一纳米粒子方面有着显著的优势，铭汰公司的MicroFlow™ 系列微流控设备更是着眼长远，努力为纳米药物研究各个阶段提供解决方案。

团队用靶向给药微纳米机器人在小鼠身上做了实验。他们用了乳腺癌细胞种植的皮下肿瘤模型，对30只小鼠跟踪了30天。团队发现，这种方法对小鼠肿瘤确有靶向杀伤作用，且对周围正常组织的影响最小。　　上映于1966年的科幻电影《神奇旅程》，讲了这么一个故事：为给一名科学家实行高难度血管手术，5名医生被缩小成头发丝大小，置于针筒中，注射进他体内。5人驾驶着“潜艇”，躲过了免疫细胞的攻击，一路乘风破浪，成功完成任务。　　50多年过去，当初的幻想，已经部分成为了现实。微纳米医疗机器人，就被认为是一种颇具前途的智能给药平台，目前被广泛用于肿瘤的靶向治疗。　　近日，北京航空航天大学机械工程及自动化学院“卓越百人”副教授、博士生导师冯林课题组，研究出了一种新的更为智能的肿瘤靶向机器人。它有了伪装，还有了导航，能够在磁场的驱动下，精准抵达战场，投掷杀伤肿瘤的弹药。　　让巨噬细胞吞下纳米药物，变身微纳米机器人　　让纳米机器人装载药物，到达指定地点，定向治疗炎症或清除肿瘤，这是医学纳米技术的终极目标之一。但传统微纳米机器人在人体内的运动，其实靠的是分子之间的结合力，这是一种“被动靶向”，难免脱靶。“就好比我们知道，人群中具有某种特质的两类人可能会碰上。但茫茫人海中你最后碰上的是不是想要的人，其实要打一个问号。”冯林说。　　而且，也如当初那部电影里所展示的，被注射进人体内的纳米机器人，稍有不慎，就会遭到兢兢业业工作的免疫细胞的攻击。　　能不能让这类医疗机器人更为安全且精准地到达要去的地方？　　2016年从日本回国后，冯林就一直思考这个问题。在北航机器人所的支持下，冯林和陈华伟老师合作申请获批了国家重点研发计划—机器人重大项目“靶向给药微纳米机器人”。在一次讨论中，陈华伟问可不可以让活细胞作为载体。这句看似很随意的提问提醒了冯林：直接让活的细胞吞进载药纳米颗粒变身微纳米机器人行不行？　　他们想到了巨噬细胞——这是一种喜欢吞食并处理异物的细胞。　　合适的载体和“伪装”找到了，接下来，就是设计机器人的“导航系统”。　　磁性纳米颗粒可以由磁场来控制，药物释放可以利用红外或者超声波。几乎是从零开始，冯林团队自行设计了复合磁控系统。他们从电子线圈开始设计，一点点调整、摸索技术参数。磁性纳米颗粒进入小鼠体内后，通过这套系统，他们可以在体外对其行走路径进行高精度控制。　　再接下来，就是让磁性纳米颗粒装载药物，并让它在合适地点，通过合适方式，释放药物。　　这款机器人其实设计有许多层。在阿霉素外层，是聚乙二醇，一种具有良好水溶性的高分子化合物；再外一层，是吲哚菁绿，它是药物研究中常用的荧光标记物，帮助科研人员判断机器人所在的位置。最后他们还包裹了一层脂质体，它具有非常高的生物相容性。　　团队还为机器人设计了一个开关——近场红外光。近红外光穿透表层皮肤，磁性纳米颗粒吸收光线，产生热量，会释放出阿霉素。　　如此一来，纳米机器人基本实现“指哪打哪”的效果。　　“接收指令，执行指令，完成任务，在我们做机械的人眼中，具备这些能力的，才是智能的机器人。”冯林说。　　团队用靶向给药微纳米机器人在小鼠身上做了实验。他们用了乳腺癌细胞种植的皮下肿瘤模型，对30只小鼠跟踪了30天。团队发现，这种方法对小鼠肿瘤确有靶向杀伤作用，且对周围正常组织的影响最小。　　9月，纳米科学领域权威期刊《小》（Small）以封面文章的形式报道了课题组的研究成果。　　在机械学院，他们建立生物医学实验室　　冯林的团队中，有好几个医学生物专业出身的博士。在他的机械实验室里，还有一块专门区域，用来做生物医学实验。　　所以，你能看到这样一个略显奇特的景象——实验室里，有各类机械模型，有专业级的显微镜，以及小白鼠。　　去采访时，由于已经结束了上一轮的实验，小白鼠所剩不多，正在笼子里踱来踱去，安度余生。　　冯林是“80后”，本科学的电子信息工程，硕士专业是生物机器人，博士留学日本名古屋大学，跟着导师新井史人教授一头扎进了更为微观的世界——微纳米机器人。　　回国后，冯林来到北航，获得北航“卓越百人”，加入了机械学院张德远老师领导的仿生与微纳系统研究所，之后又得到北京市“科技新星”资助。北航提倡“医工结合”，冯林也被聘入了北京市生物医学工程高精尖中心，更深入地进入到医疗机器人领域。　　“不能只是炒概念，说纳米机器人未来能如何如何。”冯林一直存着这个念头，就是要真正把纳米机器人打入体内，真正杀死体内的肿瘤细胞。　　就在不久前，冯林指导的学生团队凭借Medcreate磁悬浮胶囊机器人在第七届中国国际大学生“互联网+”创新创业大赛中获得本科生创意组全国第五名。　　它用到的技术，也是“复合场磁控”。　　这是一款主动可控高速图像传输型胶囊机器人，能对胃部等大体积消化道器官进行全方位无死角视频探查。胶囊机器人可以悬浮运动，无需改变患者体位，就能完成整个胃部的覆盖式检查。　　冯林为学生取得的成绩高兴，但他也知道，要完善各类治疗型的微纳米机器人，还“路漫漫其修远兮”。　　从小鼠到人体，从试验到临床，还需要一步步完善和摸索，这并非坦途。“你要舍得花一辈子的时间。”冯林说。

技术论坛时台积电强调3纳米制程将照时程于2022下半年正式量产，竞争对手韩国三星日前也表示，采用GAA架构的3纳米制程技术正式流片（Tape Out），对全球只有这两家能做到5纳米制程以下的半导体晶圆代工厂来说，较劲意味浓厚。外媒报道，三星3纳米制程流片进度是与新思科技（Synopsys）合作，加速为GAA架构的生产流程提供高度优化参考方法。因三星3纳米制程不同于台积电或英特尔的FinFET架构，而是GAA架构，三星需要新设计和认证工具，因此采用新思科技的Fusion Design Platform。制程技术的物理设计套件（PDK）已在2019年5月发布，并2020年通过制程技术认证。预计此流程使三星3纳米GAA结构制程技术用于高性能运算（HPC）、5G、行动和高阶人工智能（AI）应用芯片生产。三星代工设计技术团队副总裁Sangyun Kim表示，三星代工是推动下一阶段产业创新的核心。三星将藉由不断发展技术制程，满足专业和广泛市场增长的需求。三星电子最新且先进的3纳米GAA制程技术，受惠于与新思科技合作，Fusion Design Platform加速准备，有效达成3纳米制程技术承诺，证明关键联盟的重要性和优点。新思科技数位设计部总经理Shankar Krishnamoorthy也表示，GAA晶体管结构象征着制程技术进步的关键转折点，对保持下一波超大规模创新所需的策略至关重要。新思科技与三星战略合作支持提供一流技术和解决方案，确保发展趋势延续，以及为半导体产业提供机会。GAA（Gate-all-around）架构是周边环绕着Gate的FinFET架构。照专家观点，GAA架构的晶体管提供比FinFET更好的静电特性，可满足某些栅极宽度的需求。这主要表现在同等尺寸结构下，GAA的沟道控制能力强化，尺寸进一步微缩更有可能性。相较传统FinFET沟道仅3面被栅极包覆，GAA若以纳米线沟道设计为例，沟道整个外轮廓都被栅极完全包裹，代表栅极对沟道的控制性更好。3纳米GAA制程技术有两种架构，就是3GAAE和3GAAP。这是两款以纳米片的结构设计，鳍中有多个横向带状线。这种纳米片设计已被研究机构IMEC当作FinFET架构后续产品进行大量研究，并由IBM与三星和格芯合作发展。三星指出，此技术具高度可制造性，因利用约90%FinFET制造技术与设备，只需少量修改的光罩即可。另出色的栅极可控性，比三星原本FinFET技术高31%，且纳米片通道宽度可直接图像化改变，设计更有灵活性。对台积电而言，GAAFET（Gate-all-around FETs）仍是未来发展路线。N3技术节点，尤其可能是N2节点使用GAA架构。目前正进行先进材料和晶体管结构的先导研究模式，另先进CMOS研究，台积电3纳米和2纳米CMOS节点顺利进行中。台积电还加强先导性研发工作，重点放在2纳米以外节点，以及3D晶体管、新存储器、low-R interconnect等领域，有望为许多技术平台奠定生产基础。台积电正在扩大Fab12的研发能力，目前Fab12正在研究开发N3、N2甚至更高阶制程节点。

福流生物工作人员正在进行设备测试。　　福流生物分子实验室研发场景。　　文/厦门日报记者 林露虹 通讯员 郭文晨　　图/厦门日报记者 张奇辉　　纳米有多小？如果将1纳米和1米比较，就好像是高尔夫球和地球作比。1纳米相当于4倍原子大小，比单个病毒的尺寸还要小得多。　　厦门创新创业园企业福流生物自主研发的纳米流式检测仪，就好比打开了一扇通往纳米世界的窗口。比如，它可以精准识别出癌细胞分泌的“小囊泡”，助力癌症早期筛查和诊断；再比如，在食品安全领域，它可以快速鉴别致病菌，让危害人体健康的微生物无处遁形。　　凭借着灵敏度高的硬核实力，福流生物的纳米流式检测仪热销海内外，成为“中国智造”高端科研仪器走向世界的典型代表，梅奥诊所、美国德州大学安德森癌症中心、约翰霍普金斯大学医学院、美国国立卫生研究院、牛津大学等全球最顶尖研究机构和百时美施贵宝、阿斯利康、武田制药等高科技生物制药公司都是它的客户。　　回国创业　　实现产业化“从0到1”的突破　　福流生物的故事要从创始人朱少彬博士说起。在厦门大学化学化工学院取得博士学位后，朱少彬赴海外从事博士后研究。2014年，他回国创业，立志让研究多年的纳米流式检测技术走出实验室。　　起初，产业化之路并不平坦。“纳米流式检测技术是一种流动检测的方法，流体的稳定性决定着设备的稳定性。光流体的设计我们就改了20多个方案。”这是一项艰苦且枯燥的工作，朱少彬用母校厦门大学的校训“自强不息，止于至善”来激励自己，一次次修正、升级方案。　　针对光机电一体的研发需要，朱少彬勇攀技术高峰，努力学习机械设计、自动化、软件等相关知识。最终，在他的带领下，团队仅用时一年多就研发了5代原型机。朱少彬事后总结说:“不断学习，在学习中提升信心，用信心支撑创业激情，这对一名创业者来说非常重要。”　　功夫不负有心人。2016年夏天，福流生物研发的第一代商品化纳米流式检测仪亮相国际流式细胞大会。起初，参会者们并不觉得这个只有微波炉大小的仪器有什么特别之处。直到有专家和研发机构试用过样机后，他们惊讶地发现，仪器居然蕴藏着“大能量”——可以对细菌、病毒、亚细胞器、细胞外囊泡、纳米药物、功能化纳米颗粒等，在单颗粒水平进行高通量、多参数定量分析，较传统流式细胞仪的散射检测灵敏度提升4-5个数量级，粒径表征分辨率媲美透射电子显微镜，这在行业尚属首创。　　2017年，随着福流生物的知名度逐渐提高，公司获得来自外泌体领域的国际领头羊企业Codiak Biosciences的第一张订单，至此，福流生物实现了产业化“从0到1”的突破。　　解码细胞外囊泡信息　　助力疾病筛查　　细胞外囊泡检测是福流生物纳米流式检测仪的高频应用。“细胞外囊泡可以理解为细胞‘吐泡泡’，是细胞间物质通讯的重要介质，相比正常细胞，癌细胞可分泌更多的细胞外囊泡，且在‘吐泡泡’的过程中，会把蛋白核酸等物质带出来，进入血液、尿液等，所以我们可以借由血液、尿液等人体组织液的样本，通过使用纳米流式检测仪，快速实现癌症的早期诊断。”朱少彬说，纳米流式检测仪如同一个“解码器”，能解码人体组织液中的细胞外囊泡的信息奥秘，进而协助疾病筛查以及术前、术后的效果跟踪。　　面对突如其来的新冠肺炎疫情，全世界都在与时间赛跑，加强疫苗研究、病毒研究，这也为福流生物带来了新机遇。“我们的仪器可以检测病毒的信息，以及疫苗的纯度、药物承载量等。疫情期间，公司加强病毒应用方面的宣传，得到越来越多的生物医药企业的认可，仪器在国内市场的销量也随之走高。”朱少彬说。　　随着福流生物在业界知名度的提升，新的挑战也随之而来。“客户数量的增多，意味着需求变得多元化，技术升级的步伐得跟得上客户及行业的需求，同时还得做好精细化的服务，提升品牌价值。”朱少彬说，公司研发团队持续推动产品的迭代升级，丰富产品线，满足科研、临床、生物制药等领域的客户需求，接下来还将顺应智能化趋势，打造支持自动检测的仪器，提升检测效率，实现“样品进、结果出”的目标。

近日，在国家自然科学基金、中国科学院和机器人学国家重点实验室的支持下，中科院沈阳自动化研究所微纳米课题组成功利用微电子机械系统(MEMS)工艺加工的微柱阵列对单个细胞进行夹持固定，并进行机器人化探测，这标志着我国纳米操作机器人在淋巴瘤分子靶向治疗方面取得了新进展。该成果发表在《物理化学学报》上。　　据介绍，该课题的研究背景来源于医院的现实需求，即在淋巴癌的靶向治疗中存在同一种药对某些患者有效，而对另一些患者无效的现象。这种情况使临床治疗中对症下“对”药变成一件极其困难的事。为此，亟须研究产生耐药性差异的分子机理，进而指导实现临床的个性化用药。　　沈阳自动化所联合北京307医院淋巴瘤科开展了此方面的探索研究，其基本出发点是利用纳米操作机器人以单细胞为对象开展研究，并获得了上述进展。　　业内专家认为，该思路相比于传统方法具有一定优势。传统的生化实验多在试管中进行，其实验结果反映的是来自许多细胞大量分子的平均活动行为，即集群平均效应。生物体自身之间的差异也由于该效应而被淹没于整体之中，这正是导致药物疗效差异的根本原因。纳米操作机器人则是对单个细胞开展探测，这对传统的集群平均是一种有益补充，更容易发现不同生物体之间的分子个性和细胞个性。　　据了解，纳米操作机器人是机器人领域的新分支。传统机器人技术以提高效率、减轻人的工作量为目的，多用来完成人有能力但不愿意干的工作，比如焊接、搬运等枯燥、高重复性劳动 而纳米操作机器人技术则以扩展和提升人的能力为目的，主要去执行极端尺度下人们无法完成的工作，如原子精度定位、分子力测量等任务。利用纳米操作机器人开展淋巴癌靶向治疗差异机理研究正是用机器人技术提升人的能力、在细胞表面进行原位探测和操作的具体表现。

随着激光技术的发展，非线性光学材料在光限幅、全光开关、光通信等领域展现出广阔的应用前景。其中，有机π-共轭材料因具有高的非线性光学系数、低的非线性响应阈值、易于结构调控的非线性光学性能等优势而备受关注。线性并苯类稠环是一类经典的有机π-共轭材料，被广泛应用于有机光电器件中。而该类材料随着共轭长度的增加，化学稳定性变差，极易被氧化或发生Diels-Alder反应。同时，随着共轭体系的增大，分子间聚集程度增强，溶解性及其合成难度提高，因而限制了这类材料的开发及应用。 　　近日，中国科学院理化技术研究所特种影像材料与技术研究中心副研究员孙继斌、湘潭大学教授陈华杰课题组、英国剑桥大学博士曾维轩等合作，采用酮胺缩合策略，构建了一类化学性能稳定、溶解性好的氮掺杂非交替纳米带分子(图1)，并将该类材料应用于非线性光学领域，揭示了氮掺杂非交替纳米带分子优异的反饱和吸收性能(图2)。其中，研究引入末端三蝶烯和侧基三异丙基硅乙炔，有效抑制了分子间的聚集，显著提升了材料的溶解性，是目前已报道的分子长度最长的可溶解氮杂非交替纳米带——含13元稠环分子。此外，多重五元环的植入有效阻断了线性并苯类稠环的全局芳香性，实现了基态与激发态兼具的局域芳香性，因而提高了π-共轭系统的稳定性，使得材料(NNNR-2)的三阶非线性吸收系数达到374cmGW–1，且在同等测试条件下，显著高于经典非线性光学材料C60(153cmGW–1)。 　　相关研究成果以N-Doped Nonalternant Nanoribbons with Excellent Nonlinear Optical Performance为题，发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、湖南省教育基金会和玛丽居里研究计划的支持。图1. 氮杂非交替纳米带分子NNNR-1和NNNR-2的(a)化学结构和(b)理论结构模拟图2. 氮杂非交替纳米带分子NNNR-1和NNNR-2的非线性光学性能

时间是和客观实体的运动相联系的，对时间认识的广度和精度反映的是人类对客观认识的广度和精度。从孔夫子的“逝者如斯夫”到现代科学限普朗克时间，人类从未放弃对时间的不断思索。1923年，H. Hatridge等人次通过液相反应流动管实现了优于秒时间分辨的实验，由此发展而来的停-流法将时间分辨进一步提高到数十毫秒并延用至现今诸多科学实验。1960年代开始，随着红宝石激光器技术的广泛应用，超短脉冲技术不断突破，人类对光谱研究的时间分辨也正式步入皮秒乃至飞秒，激发态分子内能量转换过程、液相化学反应过程、激发能的系间跃迁速率、振动态弛豫等一系列相关科学方向的研究因此得以蓬勃发展。时间和空间是相互关联的，根据爱因斯坦的狭义相对论，任意运动过程是通过速度将空间和时间联系在一起的，只有在限速度下我们才可以确认时空分割的精度。随着超快时间光谱研究的深入，科学家们自然地将空间分辨纳入到了时间分辨的讨论范围，于是一种同时结合高时间分辨和高空间分辨的技术手段应运而生。德国neaspec公司在10纳米空间分辨光谱技术上，利用的双光路设计，集成二路超快激发光，实现了高50飞秒的超快光谱测量，次将超高的时间分辨和空间分辨进行了统一。 图一：AFM探针上的双光路设计确保时间分辨光谱的实现 2014年，该设计理念在实验室成功搭建并商业化后，先在红外光谱领域中被广泛应用于半导体载流子激发-衰减过程，黑磷表面化电子-空穴生成，相变材料光诱导响应速度等一系列微纳领域超快过程的研究。近年来，太赫兹光谱技术逐渐兴起，由于其具有能量低，生物友好，兼有电子学和光子学特点等特性而受到广泛关注。neaspec公司也于今年推出了一款全新的基于太赫兹TDS技术的纳米超快光谱，实现了在太赫兹波段的pump-probe集成。图二：A. 纳米超快光谱在一维纳米线中对载流子衰减过程的研究；B. 纳米超快光谱在多层石墨烯中泵浦激发消逝过程的研究 参考文献：[1]《超快激光光谱学原理与技术基础》，2013，北京化学工业出版社[2] Artifact free time resolved near-field spectroscopy, 2017, Optics Express, 24231[3] Ultrafast and Nanoscale Plasmonic Phenomena in Exfoliated Graphene Revealed by Infrared Pump?Probe Nanoscopy, 2014, Nano Letter, 894[4] Ultrafast multi-terahertz nano-spectroscopy with sub-cycle temporal resolution, 2014, Nature Photonics, 841

铜基纳米颗粒（CuNPs）具有制备过程简单、原料易得、毒性低、可调谐的小尺寸、可定制的表面化学性质和良好的物理化学性能，在能量转换、催化、生物医学等领域备受关注。特别地，发光效率高、荧光寿命长的CuNPs发光材料促进了光学传感器的发展。然而，对于晶态金属基纳米材料而言，因晶格结构的长程有序性，其反应活性位点较少，且由于其无法达到绝对零度导致存在的晶体缺陷会抑制光生电子转移。因此，探索CuNPs的新型微观结构是发光材料和光学检测的迫切需求。近年来，非晶态金属基纳米颗粒已被验证，其无序结构不仅可以在能量转换领域通过减少电子与空穴的重组来促进金属核与表面配体之间的电荷转移，而且可以在催化领域通过其低配位原子暴露更多的反应位点。易于电荷转移的特点和丰富的反应位点特性，使非晶态CuNPs有望成为光致发光和光学检测的理想材料。然而，由于非晶态微观结构是CuNPs的热力学亚稳态，如何抑制其形成稳定晶体颇具挑战性。能否获得光学检测所需的具备优异光致发光性能的非晶态CuNPs仍然未知，而这对于超灵敏和高稳定检测至关重要。　　中国科学院新疆理化技术研究所痕量化学物质感知团队利用谷胱甘肽配体抑制原子间金属键，促进铜基纳米材料非晶态的形成，通过调控溶剂极性制备出基于穿越空间共轭（TSC）的谷胱甘肽功能化非晶态CuNPs（GSH-CuNPs）。这一材料具有聚簇触发发射（CTE）的优异磷光性能。与之前报道的铜基纳米结构磷光材料相比，该材料具有较高的量子产率（13.22%）、较长的磷光寿命（21.7 μs）、较大的Stokes位移（298 nm）及抗机械致变色发光特性，利于光学检测。同时，非晶态CuNPs表面配体暴露的大量羧基和氨基为2,4,6-三硝基甲苯（TNT）提供了丰富的识别位点，可实现对痕量典型爆炸物TNT的超灵敏、特异性磷光猝灭检测。在此基础上，研究通过理论计算结合相关实验数据提出了光诱导电子转移（PET）的三重态磷光猝灭传感机制。此外，科研人员利用GSH-CuNPs的固态发光性能拓展建立了CuNPs-纸芯片（具备优异的可循环检测性能），实现了对固体TNT残留物的现场可视化采样检测；拓展建立的CuNPs-高分子传感芯片实现了对空气中痕量TNT微粒的超灵敏检测，为便携式现场探测器的集成开发及隐藏TNT爆炸物搜寻奠定了研究基础。该研究首次实现了由铜基配合物聚集诱导制备非晶态铜基纳米颗粒，从根本上有助于探讨金属基纳米材料的不同存在形式，并在痕量光学检测方面展示出潜力，为非晶态金属基纳米材料在痕量化学物质检测方面的传感原理挖掘及传感方法建立奠定了坚实基础。　　相关研究成果以Amorphous Copper-Based Nanoparticles with Clusterization-Triggered Phosphorescence for Ultrasensing 2,4,6-Trinitrotoluene为题，在线发表在《先进才来哦》（Advanced Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目等的支持。非晶态铜基纳米颗粒的结构示意、磷光发射及TNT检测机制

台式扫描电镜飞纳 Phenom 在德米特成功安装验收。飞纳台式扫描电子显微镜继续领跑台式扫描电镜市场，飞纳电镜系列产品来自欧洲四大高科技聚居地之一——荷兰的的埃因霍温，飞纳 Phenom 的 工厂就设在这里。从一开始就专注于台式扫描电镜领域，优秀来源于专注，2015 年，PW 推出第 4 代产品，分辨率达到 14 纳米，放大倍率 13 万倍，并推出了飞纳台式扫描电镜大样品室卓越版 Phenom XL， 不仅延续了飞纳台式扫描电镜系列的产品简单高效的操作方式，在此基础上，实现了更大的样品仓，样品仓尺寸高达 100mm X 100mm X 65mm，一次可放进大量样品，进一步提高测样效率，同时也能实现直接观测大尺寸样品，减少样品的前处理，减少对样品的破坏。德米特专注于光电、光学、汽车等领域客户的差异化需求，提供个性化解决方案，致力于中高端研磨抛光材料的研发、生产与服务。在研发过程中，原材料的微观形态和晶粒结构对产品的品质有很大的影响。因此对原材料和成品的形态的直观了解和评价显得尤为重要。飞纳电镜在微米尺度上的优异成像能力可以完全胜任这一点，进而帮助客户的研发与生产。以下是一些原料照片。图1. 样品 A图2. 样品 B德米特的用户认为这款飞纳台式扫描电镜高分辨率专业版 Phenom Pro 操作方便，有光学导航和工厂原装自动马达样品台，点到哪里可以看到哪里，调研了其他台式扫描电镜厂家，都没有导航界面，且定位较困难，需要先调节至低倍，再手动旋 X 轴、Y 轴，这相对于直接点击定位的操作方式来说更加费时费力。此外，换样快捷，15 秒抽真空，30 秒成像，对于企业来说，效率就是生命，飞纳电镜能满足德米特对效率的追求。图3. 用户亲自使用飞纳台式扫描电镜图4. 飞纳电镜工程师为用户颁发了培训合格证书飞纳电镜在微米、亚微米尺度的成像能力优秀，图像细节丰富。加速电压在 5-10 kV 之间连续可调，对于多样化的的生产研发需求来说，不同性质的样品可以选择不同的加速电压来观察，以求找到每类样品最佳的观测模式，这些特点可以帮助他们更好地改善产品性能。飞纳电镜衷心祝愿德米特的研发生产继续取得更大的进展！注明：此新闻德米特（苏州）电子环保材料有限公司仅授权复纳科学仪器（上海）有限公司使用，如需转载，请注明出处

不久之前，中国科幻巨作《三体》被搬上荧幕，为人们展现了一个恢弘的三体世界。作为人类与三体力量展开对决的第一幕，电视剧很好地还原了原著中名场面“古筝行动”。古筝行动，即人类借助密集排列固定在运河两岸的“纳米飞刃”材料，将航行在巴拿马运河中载有地球三体组织核心成员的“审判日”号巨轮切削成薄片，以此消灭三体组织核心成员，并获取三体世界重要情报，完成了人类对地球三体力量“审判日”号的审判。图片来源：腾讯视频-电视剧《三体》那么这种只有头发丝十分之一粗细的“飞刃”究竟是什么材料？在现实生活中真实存在吗？是否真能做到像切豆腐一样削铁如泥呢？从“飞刃”的研发者汪淼教授背后这张PPT我们可以看出，所谓的“飞刃”就是碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs），而这张图片来源于清华大学魏飞教授团队于2013年发表于《ACS Nano》杂志的一篇合成超长碳纳米管的论文（DOI: 10.1021/nn401995z）。图片来源：腾讯视频-电视剧《三体》碳纳米管是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持约0.34 nm的固定距离，直径一般为2～20 nm。是一种一维量子材料，具有优异的力学、电学和化学性能。碳纳米管中碳原子形成的化学键同时具有sp2和sp3杂化，主要是sp2杂化，具有高模量和高强度。它的抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6。它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸，是理想的高强度纤维材料，因此“纳米飞刃”在理论上是真实存在的。同时，碳纳米管也是制造“太空电梯”缆绳的最佳材料。 上图为使用KYKY-EM8100型场发射枪扫描电子显微镜拍摄的不同放大倍数的多壁碳纳米管，扫描电子显微镜可以很好地观察碳纳米管的管径、长径比、团聚程度以及断裂缺陷等。在实际应用中，虽然碳纳米管拥有超强的力学性能，但离产业化应用还有很长的一段路要走，除了剧中汪淼博士提到的无法量产的问题以外，还存在着切割过程中材料磨损老化与摩擦放热等问题，这些都会造成碳纳米管材料的老化，使其力学性能大打折扣，造成纤维断裂。现阶段用碳纳米管是无法完成坚硬物体切割的，目前工业上有很多硬质材料都是用切割钢线或者更高质量的金刚线来切割。金刚线，顾名思义，跟金刚石有关，大体上是把金刚石的微粉颗粒以一定的分布密度均匀地镶嵌在母线（一般为高碳钢丝）上，做成的金刚石切割线。通过金刚石切割机，金刚线与被切割物体间进行高速磨削运动，从而实现切割目的。主要用于光伏领域的多晶硅切片、单晶硅、晶棒等。从晶体硅料到硅片经历切方、截断及切片三个环节，其中切方及截断环节为保证切割速度及切割效率，通常用较粗线径的金刚线，而切片环节根据原材料利用率等，选择较细的金刚线。图片来源于网络，版权归原创作者所有金刚线的母线，一般为高碳钢丝，由拉丝厂家将盘条拉制为不同直径的黄丝，再将黄丝进一步拉为微米级的母线。金刚石微粉由人造金刚石颗粒破碎而成，颗粒度一般小于50μm，是金刚线起切割作用的关键材料，其质量及稳定性直接影响后续电镀工艺及成品金刚线质量。金刚石的分布密度、固结强度、切割能力、钢线的抗疲劳性等都直接影响金刚线的性能。图片来源于网络，版权归原创作者所有 上图为使用KYKY-EM6900LV型钨灯丝扫描电子显微镜拍摄的金刚线的纵向及横向截面，可以很好地观察金刚线的母线线径、金刚石微粉的大小及分布密度、镀层的厚度、镀层与母线的固结程度等。科技的进步与发展离不开所有科技工作者付出的辛劳汗水，虽然现阶段人类受困于科技水平暂时还无法实现所有设想，但相信总有一天，人类终会登上碳纳米管缆绳搭载的太空电梯，登陆星际宇宙，挟飞仙以遨游，抱明月而长终。在漫长艰辛的科研旅程中，中科科仪扫描电子显微镜与您风沙星辰，永远相伴！是您科研道路上的得力助手！以上所有观测图均为KYKY-EM8100型场发射枪扫描电子显微镜和KYKY-EM6900LV型钨灯丝扫描电子显微镜拍摄。如有产品咨询意向、技术交流意向及样品测试需求，可扫描下方二维码联系中科科仪DEMO中心，我们将为您提供详细、专业的服务。

手术仍然是大多数实体瘤患者的首选治疗方案。然而，包括局部根治性切除在内，很多肿瘤病人在手术治疗后会发生复发和转移，给临床治疗带来极大的挑战。肿瘤术后复发转移和机体抗肿瘤免疫状态密切相关。肿瘤疫苗是利用肿瘤抗原诱导机体自身的免疫反应对肿瘤细胞进行特异性杀伤。由于机体的免疫反应具有系统性和全身性的特点，这种疗法不仅可以对术后残留的肿瘤病灶进行特异性杀伤，也能有效作用于远端转移的细胞，相比于其他治疗方法作用范围更特异且广泛。然而，由于肿瘤抗原免疫原性较弱，如何将多样化、异质性的肿瘤抗原高效地呈递给机体免疫系统成为相关肿瘤疫苗设计的关键问题。虽然细菌来源的分子可以作为佐剂增强疫苗中抗原的免疫原性，也有不少商用佐剂是利用细菌成分激活机体固有免疫反应。然而，以脂多糖为代表的这类佐剂有可能会过度激活非特异性的免疫反应，产生细胞因子风暴等严重副作用。因此，如何在保证良好安全性的前提下，发展新型佐剂或疫苗系统实现更有效、更广谱的抗肿瘤效果，成为目前研究关键问题。　　近日，国家纳米科学中心聂广军研究员、吴雁研究员与赵宇亮院士团队合作在个性化纳米肿瘤疫苗设计方面取得重要进展。相关研究成果“Bacterial cytoplasmic membranes synergistically enhance the antitumor activity of autologous cancer vaccines”在线发表于《科学-转化医学》(Science Translational Medicine, 2021, DOI:10.1126/scitranslmed.abc2816)。　　针对临床中肿瘤术后易复发转移和相关肿瘤疫苗设计的难点，研究团队根据肿瘤细胞和细菌的细胞结构，巧妙利用纳米技术，将含有肿瘤抗原信息的肿瘤细胞膜和含有佐剂信息的细菌内膜展示于聚合物纳米颗粒表面，制备成个性化的杂合膜纳米肿瘤疫苗。这种疫苗中的细菌膜成分可以向机体免疫系统提供外源的“危险信号”，使得源于患者“自体”的肿瘤膜能够一起被认为是危险入侵者进而高效的被树突状细胞摄取，从而提高肿瘤抗原的递送和呈递效率。由于疫苗中的佐剂成分使用的是不含有细菌脂多糖的细菌内膜，不易引起细胞因子风暴等免疫治疗相关的副作用。实验结果表明，杂合膜疫苗能够激发强烈的特异性抗肿瘤免疫反应，在多种小鼠肿瘤模型中都能有效抑制肿瘤复发，延长其术后生存期。此外，该疫苗也能有效诱导记忆T细胞的产生，防止肿瘤再次侵袭。总之，该研究团队构建的个性化纳米疫苗，能够实现个性化肿瘤膜抗原的有效递送，诱导机体产生特异性免疫反应抑制肿瘤的术后复发，具备在多种实体瘤中应用的潜力，临床应用前景广阔。　　国家纳米科学中心陈龙、覃好和赵瑞芳为该文章的共同第一作者。赵瑞芳副研究员、吴雁研究员、赵宇亮院士和聂广军研究员为文章的共同通讯作者。上述工作得到了科技部国家重点研发计划项目，中科院战略性先导科技专项(B类)，国家自然科学基金重点项目和广东省重点研发计划等项目支持。　　聂广军课题组长期致力于利用纳米技术增强肿瘤免疫治疗方面的研究。通过两亲性多肽的设计，成功开发出两种免疫检查点的纳米抑制剂(Nano Lett 2018 J Am Chem Soc 2020) 利用基因工程技术，成功构建了嵌合有免疫检查点PD1抗体的天然纳米囊泡OMV-PD1(ACS Nano 2020) 通过点击化学的原理，构建了具有人工淋巴结靶向性能的肿瘤疫苗(Adv Mater 2021) 利用基因工程技术和多肽分子胶水技术，构建了个体化肿瘤疫苗平台用于肿瘤多肽抗原输送(Nat Commun, 2021)。杂合膜纳米肿瘤疫苗的制备流程和作用机制

科学日报报道，近日美国加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们设计了一种具有一对独特且重要特性的纳米粒子。这种球形粒子的组成成分是银，它被包裹在一个涂满缩氨酸的壳内部，后者使得它能够攻击肿瘤细胞。此外，这个壳是蚀刻的，因此那些没有攻击到目标的纳米粒子会自行分解和消除。这项研究被发表在期刊《自然材料》(Nature Materials)上。两个单独的银纳米粒子(红色和绿色)选中前列腺癌细胞为目标　　纳米粒子的核心利用了一种名为电浆子光学(plasmonics)的现象。在电浆子光学里，纳米结构的金属，例如金和银，在被光线照射时会发生共振，且集中在靠近表面的地磁场。通过这种方式，荧光染料被增强，看起来比自然状态&mdash &mdash 也即没有金属存在时&mdash &mdash 要明亮10倍。但当核心被蚀刻时，这种增强效果会消失，粒子也就变得暗淡。　　加州大学圣塔芭芭拉分校鲁奥斯拉蒂研究实验室发明了一种简单的蚀刻技术，利用了生物相容的化学制品快速分解和移除活体细胞外部的银纳米粒子。这种方法只会留下完整的纳米粒子用于成像或者量化，从而揭示了那些细胞被定位攻击目标，以及每一个细胞被内在化了多少。　　&ldquo 这种分解是创造针对特定刺激物做出反应的药物的一个有趣概念。&rdquo 分子，细胞和发育生物学学院(MCDB)鲁奥斯拉蒂实验室的博士后研究员、斯坦福-桑福德伯纳姆医学研究所的盖里· 博朗(Gary Braun)这样说道。&ldquo 通过分解过剩的纳米粒子并通过肾进行清理，它能最小化偏离目标的毒性。&rdquo 　　这种移除无法渗透目标细胞的纳米粒子的方法非常独特。&ldquo 通过关注那些真正进入细胞的纳米粒子，我们能够理解哪些细胞是目标，并从更细节的角度研究组织传输通道。&rdquo 博朗说道。　　有些药物能够独自穿透细胞膜，但很多药物，尤其是RNA和DNA基因药物，是带电的分子，它们会被细胞膜所阻隔。这些药物必须通过内吞作用进入细胞，在这个过程中细胞会吞没并吸收分子。&ldquo 一般需要纳米粒子作为载体来保护药物并护送它进入细胞，&rdquo 博朗说道。&ldquo 而这正是我们所要测量的：通过内吞作用载体的内在化。&rdquo 　　由于纳米粒子有一个核心壳结构，研究人员可以实现不同的表面涂层并对比各自肿瘤目标选择和内在化的效率。通过使用不同的目标受体转换表面药剂从而实现不同疾病的目标选择&mdash &mdash 或者细菌的目标生物体。根据博朗表示，这一方法应该能够发展一种药物传输极大化的方法。　　&ldquo 这些新的纳米粒子拥有某些了不起的特性，在朝肿瘤传输目标药物相关的研究中它已经证明是一种非常有用的工具。&rdquo 加州大学圣塔芭芭拉分校纳米医学中心和MCDB学院特聘教授埃尔基· 鲁奥斯拉蒂(Erkki Ruoslahti)这样说道。&ldquo 它们在治疗感染方面也有潜在的应用。由可抵抗所有抗生素的细菌导致的危险感染越来越常见，现在急需解决这类问题的新方法。银常被用作抗细菌药剂，而我们的目标技术或可能将利用银纳米粒子治疗体内任何地方的感染变为现实。&rdquo (

2023年8月25日，由北京卓立汉光仪器有限公司主办的第四届“逐梦光电”国产光电分析仪器研制与应用研讨会成功召开。来自全国各大知名高校及研究院的“政、用、产、学、研”不同领域的近百名专家学者出席了本次会议。会议期间，仪器信息网特别采访了中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所教授级高级工程师刘争晖。据了解，刘争晖主要研究纳米测试分析表征技术，即如何对纳米材料在纳米尺度上的光学电学性质进行表征。这一领域是传统测试技术延伸，一般传统分析测试表征技术，尤其是光学表征技术，由于受到光学衍射极限的限制，表征极限在微米尺度，而很多纳米材料的缺陷、结构等都是在纳米尺度发挥作用。因此需要一定的分析测试手段和设备来表征纳米尺度上的光电转换等信息。纳米尺度测试分析表征技术当前重要的方向是如何将空间技术和时间技术相结合，以实现高时空分辨率的表征。为此，刘争晖将光学系统和扫描探针系统相结合，通过光学脉冲激发和光谱检测技术来达到高时间分辨率。以下为现场采访视频：

p style="text-indent: 2em "美国研究人员设计出一种新型纳米粒子，能同时将两种药物运送到大脑肿瘤部位，增强对一种死亡率很高的脑瘤——多形性胶质母细胞瘤的治疗效果，已在动物实验中取得成功。/pp style="text-indent: 2em "多形性胶质母细胞瘤是一种难以治疗的常见恶性脑肿瘤，死亡率很高。直接注射药物难以通过血脑屏障抵达大脑和肿瘤细胞迅速对单一药物产生抵抗力，是治疗该疾病的两大难点。/pp style="text-indent: 2em "美国麻省理工学院研究人员在英国《自然· 通讯》杂志上报告说，他们给脂质体纳米粒子加上转铁蛋白涂层，能使粒子顺利通过血脑屏障，并准确抵达肿瘤部位同时避开正常细胞。/pp style="text-indent: 2em "脂质体是一种中空的人工球状微粒，外壳是脂质双分子层。研究人员在脂质体内部装上化疗药物替莫唑胺，负责破坏肿瘤细胞的ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）；用外壳装载一种名为“ＪＱ－１”的实验药物，负责阻止肿瘤细胞修复ＤＮＡ损伤。两者联合发挥作用，能减少药物抵抗。/pp style="text-indent: 2em "与直接注射药物相比，用这种加了转铁蛋白涂层的脂质体运送药物能起到更好的效果，实验鼠的脑部肿瘤缩小的幅度更大，生存率也更高。此外，新方法还能避免直接注射药物导致的一些不良反应。/pp style="text-indent: 2em "研究人员说，该方法还能用于运送其他抗癌药物。血脑屏障的存在使许多药物无法用于脑肿瘤，新技术将改变这种状况，扩大选择范围。/p

p　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合负极材料的钠型双离子电池。相关研究成果以Penne-Like MoS2/Carbon Nanocomposite as Anode for Sodium-Ion-Based Dual-Ion Battery为题，在线发表在Small上。br//pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/6177974b-2ba4-49ab-b8d7-66db7c701632.jpg" title="1.jpg"//pp　　锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能设备等领域。但由于锂离子电池的大规模应用加之锂资源的匮乏和分布不均，使锂离子电池成本日益攀升，难以满足未来能源存储的低成本、长循环寿命、安全可靠等要求。钠与锂有相似的物理化学性质，且储量丰富、成本较低，使得基于钠离子的二次电池体系的研究近年来受到广泛关注。然而钠离子半径较大，导致Na+在电极材料中扩散缓慢，从而影响电池的倍率性能和循环性能。/pp　　为改善钠离子电池的倍率性能和循环性能，唐永炳研究团队成员朱海莉、张帆等成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合负极材料的钠型双离子电池。该电池采用膨胀石墨作为正极材料，具有分级结构的MoS2/C纳米复合材料作为负极材料。由于这种具有分级结构的MoS2/C具有更宽的晶体片层间距，有利于提高Na+在其中的离子扩散速率，且碳层的引入提高了材料的电导率，使基于该MoS2/C纳米复合材料的钠型双离子电池具有良好的倍率性能和循环性能。结果表明，该电池在1.0-4.0V的电压区间，2C的电流密度下循环200圈后容量保持率为85%。这种新型钠离子电池在低成本、环保大规模储能领域，如清洁能源、智能电网等具有潜在的应用前景。/pp　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "研究工作得到了国家自然科学基金、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目等的资助。/span/ppbr//p

在过去的十年中，开发“简单”的血液测试并为个性化治疗提供设计，且无需侵入性肿瘤活检取样，使癌症筛查、诊断或监测成为可能，一直是癌症研究的核心目标。来自正在进行的生物标志物开发工作的数据表明，提高早期癌症检测分析的灵敏度和特异性需要多个标志物单独使用或作为多种方式的一部分。在血液中多个维度(基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组)的癌症相关分子改变以及整合所得的多组学数据有可能发现新的生物标志物并进一步阐明潜在的分子途径。在此，我们回顾了多组学液体活检方法的关键进展，并介绍了“纳米组学”标准模式：开发和利用纳米技术工具来富集并对血液循环癌组进行组学分析。　　论文：Nano-omics: nanotechnology-based multidimensional harvesting of the blood-circulating cancerome译名：纳米组学：基于纳米技术的血液循环癌组的多维采集　　尽管癌症的治疗手段取得了日新月异的成果，但全球人口仍有六分之一的死亡是由癌症导致的。缺乏早期癌症检测工具是造成这种高死亡率的主要原因之一。能够在疾病早期检测血液中肿瘤特征的测试为癌症患者提供了巨大的、尚未开发的潜力，即在肿瘤变得无法治愈之前接受有效治疗。因此，液体活检技术正在迅速发展，不仅可以进行非侵入性肿瘤分析，还可以检测无症状个体的癌症发作。　　基于使用组合治疗方式治疗癌症相似的基本原理(例如，手术、放疗和化疗)，多种血液循环分析物作为“癌症指纹”的协同作用导致了在早期癌症检测中的范式转变。液体活检样本包含一系列蛋白质、核酸、循环肿瘤细胞(CTC)和细胞外囊泡(EV)，它们从多个肿瘤部位进入血液循环，共同反映肿瘤生物学的空间和时间异质性。尽管关于分泌和循环肿瘤材料的动力学仍有待了解，但连续液体活检提供了纵向捕获系统性生物分子变化的可能性，因为它们在肿瘤进展的进化轨迹中动态发展。　　检查各种血液成分中的多维分子变化(基因组、表观基因组、蛋白质组和其他)并整合由此产生的多组学数据集，不仅有可能阐明癌症特异性分子机制和潜在的治疗靶点，而且还可以发现新的用于早期癌症检测的生物标志物组合(图1)。迄今为止，由于液体活检分析物的浓度极低，尤其是在非转移性疾病患者中，对癌症组的综合分析范围上收到了限制，。事实上，基于血液的多组学生物标志物发现的主要瓶颈之一是单独富集和提取不同类型的液体活检分析物所需的大样本量(通常10-15 ml)。此外，多种分析物提取方案影响了所得组学数据集的分析重现性和可比性。　　在此，我们评估了过去十年在早期癌症检测的多组学方法方面取得的进展。我们还介绍了“纳米组学”的概念，这是一种使用纳米技术来解决当前与血液循环癌组的富集和分析相关的技术限制的新兴范式。具体来说，纳米组学利用生物流体培养的纳米材料作为清除平台，在组学分析之前富集和分离癌症衍生的分析物，最终目标是识别用于早期癌症检测的新型多组学生物标志物组。　　图1 多组学液体活检的转化潜力可以通过基于血液的液体活检捕获的肿瘤特异性信息的多个生物分子层的示意图。血液中存在的复杂生物分子特征突出了开发能够从单个血液样本中检测肿瘤特异性多组学特征的方法的机会。确定的多组学特征在癌症生物标志物和药物开发中具有潜在应用。　　1.多组学生物标志物　　目前，大多数液体活检测试基于蛋白质或游离DNA (cfDNA)分析物，临床上用于检测预后和预测性生物标志物主要是帮助选择最佳治疗策略。例如，血清癌抗原15-3常用于监测晚期乳腺癌患者的治疗反应，血浆cfDNA的EGFR突变检测可用于预测非小细胞肺癌患者对EGFR酪氨酸激酶抑制剂的反应性。随着此类检测在临床上的普及，正在进行的生物标志物发现工作正逐渐朝着开发用于癌症筛查和早期检测的多分析物检测方向发展。尽管评估单一蛋白质(例如，用于前列腺癌筛查的前列腺特异性抗原)或多种蛋白质(例如在已知盆腔肿块的女性的术前检查中用于卵巢癌检测的OVA1组)的分析已经成功应用于临床，(表观)基因组学方法目前仍在早期癌症检测领域占据主导地位。　　循环肿瘤DNA (ctDNA)由封闭在CTC内或由于肿瘤细胞凋亡或坏死而释放到血流中，正在成为早期癌症检测的最有希望的生物标志物之一。尽管ctDNA仅占总cfDNA的一小部分，但下一代测序(NGS)方法能够放大ctDNA信号，因此优于基于质谱(MS)的蛋白质生物标志物发现方法。目前，超过30项正在进行的大型队列临床试验正在评估血液中基于ctDNA的生物标志物。单基因分析已逐渐演变为多基因NGS分析，最近又演变为多模式液体活检方法。不同类别的生物标志物分子的整合不仅有可能提高癌症检测的灵敏度和特异性，还可以将肿瘤定位在特定的解剖部位。　　作为多癌症早期检测液体活检发展的领军技术，两种不同的多重生物标志物特征平台目前正在前瞻性临床研究中进行测试：CancerSEEK和GRAIL测试。 CancerSEEK测试使用蛋白质基因组生物标志物组，并在一项回顾性研究中进行了初步临床评估后，首次在通过基于选择性突变的血液采集和测试(DETECT-A)早期检测癌症研究中对没有癌症病史的患者进行了前瞻性评估。1005名临床检测到8种不同类型的非转移性癌症患者。最初的概念验证回顾性研究评估了一个包含16个基因和8种蛋白质的多分析物组，并证明了70%的中位测试灵敏度(在8种不同癌症类型之间以及疾病阶段之间存在相当大的差异)和超过99%的特异性。此外，监督机器学习算法的应用正确识别了63%的CancerSEEK测试呈阳性的患者的起源器官。随后的DETECT-A研究是第一个评估多分析物(16种基因和9种蛋白质)和多癌症血液检测的前瞻性和介入性试验，涉及10006名无已知癌症的女性(年龄65-75岁)报名时。研究期间共进行了96例癌症诊断，其中26例仅使用CancerSEEK血液检测，24例通过标准护理筛查检测，其余46例根据症状或其他方式检测。据报道，单独使用CancerSEEK测试对所有癌症类型的敏感性为27.1%，与标准护理测试结合使用时为52.1%。然而，应该注意的是，CancerSEEK测试依赖于诊断性PET-CT扫描来确认所有阳性病例并将癌症定位到特定的解剖部位。尽管如此，该试验表明，多分析物血液检测与PET-CT和标准癌症筛查方案相结合，不仅可以有效地纳入常规临床护理，还可以促进旨在治愈的手术。最新版本CancerSEEK的验证目前正在一项前瞻性观察研究中进行，该研究对1000名已知或疑似癌症患者和2000名未患癌症的人进行，命名为ASCEND(Detecting Cancers Earlier Through Elective Plasma-based CancerSEEK Testing–Ascertaining Serial Cancer Patients to Enable New Diagnostic)。　　GRAIL测试使用基于血浆cfDNA中DNA甲基化模式的替代检测方法，该模式通过对超过100000个信息甲基化区域进行亚硫酸氢盐测序确定。该平台目前正在一项雄心勃勃的临床计划中进行多癌症筛查测试，其中包括五项前瞻性试验：循环无细胞基因组图谱(CCGA)研究(NCT02889978)、STRIVE (NCT03085888)、SUMMIT(NCT03934866)、PATHFINDER(NCT04241796)和PATHFINDER2 (NCT05155605)。基础CCGA研究表明，这种靶向DNA甲基化检测可以检测50多种癌症类型，同时还能以93%的准确度预测癌症信号起源的组织。在所有疾病阶段都检测到癌症(I-III期敏感性：43.9% I-IV期敏感性：54.9%)，特异性超过99%。通过与英国国家卫生服务局的合作，最新版的GRAIL测试(Galleri)的临床和经济性能将在一项包括140000名50-77岁参与者的试点筛选研究中进行前瞻性评估。值得注意的是，CancerSEEK和GRAIL测试都被授予FDA突破性设备状态，突出了多分析物测试在早期检测多种癌症类型方面的巨大潜力。　　除了无细胞基因组和蛋白质组癌症生物标志物之外，研究人员还尝试从血液中纯化和表征CTC和肿瘤衍生的EV用于实时监测治疗反应。CELLSEARCH系统是第一个获得FDA批准的平台，旨在捕获、纯化和枚举上皮来源的CTC，以预测转移性乳腺癌、结直肠癌或前列腺癌患者的预后。目前，计数极少的CTC(转移性疾病患者每毫升血液中通常为1-10个)是基于上皮标志物的表达，例如上皮细胞粘附分子(EpCAM)和细胞角蛋白8、18或19，并依赖于无法维持CTC活力的基于抗体的细胞捕获和染色方法。目前，CTC的临床效用仅基于计数，并且仅限于预测临床结果而不是实现癌症检测。然而，大量的CTC富集技术正在开发中，以实现异质CTC种群的顺序采样和分子谱分析。从散装细胞策略到对可行和完整的患者衍生CTC进行单细胞分析的转变推动了具有集成下游分子分析功能的微流体技术的发展，包括ClearCell FX1系统。　　肿瘤分泌的EV不仅与肿瘤生长和转移有关，而且还可能稳定地封存癌症相关蛋白质、核酸和脂质的宝库。与CTCs相比，EVs在生物体液中的含量更高，尽管从生物体液的背景分子成分中重复分离和富集EVs仍然是众所周知的困难。 DNA条形码标记、3D纳米图案微流控芯片和无标记纯化平台(例如，通过超快分离系统(EXODUS)检测外泌体)只是目前正在开发的克服与传统超速离心相关在纯化效率、产量、速度和稳定性方面限制的基于抗体的EV纯化方案的几个例子。将生物分子或生物物理富集与在单个微流控平台(例如，外泌体模板等离子体技术TPEX)内对EV封存的生物标志物(例如蛋白质和microRNA)的多重检测相结合，在分离EV方面显示出来自非囊泡生物流体成分巨大的前景。　　还尝试使用基于免疫亲和的微流体接口从单个样品中对CTC和EV进行双重隔离和分析。例如，双重用途的OncoBean (DUO)微流体装置已被证明能够从黑色素瘤患者的血液样本中同时分离CTC和EV，并使用多重实时定量逆转录 PCR (RT-qPCR) 测试对这些分析物进行分子分析，检测一组96个黑色素瘤相关基因的表达模式。使用单个设备或平台富集多种癌症分析物被认为是多组学液体活检领域的下一个前沿。　　2.数据分析与整合　　尽管组学数据集的可用性越来越高，但由于需要对多组学数据集进行计算操作和解释，所以将生物标志物发现转化为临床试验仍然具有挑战性。大规模的国际研究网络开始意识到在癌组整合层上捕获数据的巨大潜力。癌症基因组图谱 (TCGA)是2005年发起的泛癌基因组学联盟，现已扩展到多组学，包括超过2.5 PB的基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组数据。美国国家癌症研究所的临床蛋白质组肿瘤分析联盟(CPTAC)是多机构倡议的另一个例子，旨在利用蛋白质组数据集的互补性，为不同癌症类型提供新的分子见解。　　从单个患者样本中生成的多组学数据集的集成为发现血液中疾病特异性分子特征提供了巨大的潜力。然而，多组学数据分析比“单组学”分析更具挑战性，以下六个关键问题仍有待解决：(1)命名差异(例如，以基因为中心的与以蛋白质为中心的)和标识符弃用可能会无意中合并不同的分子种类 (2)每种数据模式都受制于其自身特定的噪声和分布特征，这需要在分析工作流程中使用大量相互依赖的软件工具 (3)开发和执行多组学工作流程需要广泛的领域知识 (4)工作流程复杂，难以优化，容易出错 (5)结果可能高度依赖于分析工作流程的设计 (6)复制和比较结果可能会因工作流程的细微变化而变得复杂。　　目前已经开发了许多工作流程解决方案以实现多组学数据的关联，例如 GalaxyP和WINGS。但目前对于从此类数据集中选择关键生物标志物尚无共识。用于多组学数据分析和整合的可用工具和方法已在其他地方进行了彻底审查。　　3.癌组的纳米富集　　MS和NGS的技术进步极大地推进了血液中蛋白质组学特征的分析，但只有少数基于血液的癌症生物标志物测定已获得FDA批准。从血液中提取和纯化癌症相关分析物仍然是限制液体活检进入常规临床实践的主要瓶颈。　　对新型早期检测生物标志物的探索引起了基于纳米技术平台的开发，这些平台旨在丰富血液癌组的不同成分(包括蛋白质、ctDNA、CTC和EV)。这些“纳米富集”策略中的大多数依赖于纳米粒子的高表面体积比以及它们的表面工程和功能化能力。所有这些利用纳米级技术或材料特性的策略都包含在纳米组学范式中。在这里，我们讨论了当前阻碍液体活检临床转化的技术挑战，并重点介绍了已用于克服这些挑战的纳米组学平台示例(表1)。　　靶向纳米组学基于纳米颗粒表面的功能化，靶向部分作为特定癌症相关分析物的识别元素。相比之下，“非靶向纳米组学”方法依赖于癌症相关分析物在与生物流体孵育后非特异性吸附到纳米颗粒表面(图2)。已经开发了许多靶向纳米组学方法，主要用于富集EV和CTC(图2和3)，而癌症分析物在生物流体孵育的纳米粒子表面的自发吸附仅在过去5年有使用，主要用于蛋白质和cfDNA的富集和分析(表1)。我们强调，尽管在免疫测定和生物传感器中加入基于纳米颗粒的探针经过广泛研究，但其不属于纳米组学方法的范围。这种生物传感器的输出信号是基于纳米颗粒-分析物复合物独特的光学和电化学特性，而不是基于纳米颗粒富集分析物的下游组学分析。　　图2 纳米组学范式概述“纳米组学”方法的示意图，其中纳米材料被用作清除平台，以从生物体液中捕获、富集和分离癌症相关分析物以进行下游组学分析。“靶向纳米组学”需要使用靶向部分对纳米材料表面进行功能化捕获特定的癌症分析物，而“非靶向纳米组学”依赖于癌症分析物非特异性、自发吸附到纳米颗粒表面(称为生物分子电晕形成)。基于纳米材料的采集平台可以同时从单个外周血样本(以及可能的其他生物体液)中丰富癌症特异性基因组、转录组、蛋白质组和脂质组特征。纳米组学方法旨在应用生物-纳米界面获得的知识，以实现复杂生物流体的多组学分析，最终目标是推出用于早期癌症检测的新型多分析物生物标志物。cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 EV，细胞外囊泡。　　表1 使用纳米组学方法分析液体活检分析物的示例研究　　ASGPR1，去唾液酸糖蛋白受体1 cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 ddPCR，微滴数字PCR ELISA，酶联免疫吸附试验 EpCAM，上皮细胞粘附分子 EV，细胞外囊泡 ICC，免疫细胞化学 IHC，免疫组化 LC-MS/MS，液相色谱和串联质谱 nano-HB，纳米人字形结构 NP-HBCTC-chip，纳米颗粒人字形循环肿瘤细胞芯片 NSCLC，非小细胞肺癌 PEDOT，聚(3,4-乙撑二氧噻吩) PEG，聚乙二醇 PEI，聚乙烯亚胺 PIPAAm，聚N-异丙基丙烯酰胺 PLGA，聚乳酸共乙醇酸 PL，磷脂 qPCR，定量PCR RT-ddPCR，逆转录微滴数字PCR RT-qPCR，实时定量逆转录PCR SWATH-MS，连续窗口全理论碎片采集质谱 TROP2，肿瘤相关钙信号传感器2。　　3.1 蛋白和ctDNA采集　　在血液循环的生物分子中，蛋白质是细胞过程的生物学终点。因此，蛋白质在历史上作为最受关注的分子生物标志物。然而，直接从血液中发现新的蛋白质生物标志物由于高丰度蛋白(例如，白蛋白约占总蛋白质含量的50%)的压倒性掩蔽效应而变得错综复杂。尽管基于无标记MS的蛋白质组学取得了相当大的进步，但这种信噪比问题极大地阻碍了血液中疾病特异性蛋白质特征的识别。血浆免疫亲和消耗柱被广泛用于克服白蛋白掩蔽的问题，但会导致低分子量(LMW)蛋白质组(例如，60 kDa的蛋白质)以及高丰度载体蛋白的大量损失。　　2003年首次提出使用富集纳米粒子来增强血液中LMW癌症蛋白质组的蛋白质组学分析，但这一概念仅在过去十年中才引起纳米科学界的兴趣(表1)。由 Liotta、Petricoin及其团队开发的Nanotrap技术使用核壳亲和诱饵水凝胶纳米粒子作为蛋白质收集器。与上述免疫亲和柱类似，Nanotrap技术能够将高丰度的高分子量(HMW)蛋白与LMW蛋白分离。具体来说，纳米颗粒的多孔外壳阻止HMW但不阻止LMW蛋白的进入，而内核包含共价连接的化学亲和诱饵，可捕获LMW蛋白以进行收获和后续分析。值得注意的是，虽然初步可行性研究证明了Nanotrap颗粒作为蛋白质生物标志物发现平台的潜在用途，但该技术主要用于捕获和富集已知的生物标志物蛋白质。　　蛋白质在与生物体液一起孵育后自发且非靶向吸附到纳米颗粒表面，称为“蛋白冠”(框1)，也已被用于蛋白质生物标志物的发现。在过去的十年中，我们了解到复杂的蛋白质电晕会在所有纳米级材料的表面上以不同程度迅速形成，这取决于它们的物理化学性质和表面特性。事实上，纳米粒子对血液蛋白的结合亲和力已被证明是由许多不同的因素决定的，包括它们的大小、表面电荷和功能化以及纳米粒子-生物流体的孵育条件(框1)。　　对低丰度蛋白质的纳米颗粒电晕富集和分析进行体内研究，首先需要通过将脂质纳米颗粒静脉注射到荷瘤小鼠和卵巢癌患者体内。随后通过尺寸排阻色谱法从血液中回收电晕包被的纳米颗粒并从高丰度背景分子(没有诊断价值)中纯化纳米颗粒结合的蛋白，从而能够对血浆蛋白质组的LMW部分进行高分辨率分析。这项最初的范式转变工作引发了人们对体外形成的蛋白质电晕指纹作为一种新工具的临床开发的兴趣，该工具用于对从癌症患者队列中获得的血浆样本进行蛋白质组学分析。通过无标记蛋白质组学技术对“健康”和“患病”纳米颗粒电晕样本进行全面比较，可以识别多种以前未被识别的候选生物标志物蛋白(表1)。　　在这些原理的基础上，Proteograph平台已被开发用于深度分析等离子体蛋白质组，该平台使用具有不同表面特性的有不同的电晕轮廓的磁性纳米粒子组合。由于2D和3D纳米材料是过量的，因此需要做更多的工作来研究各种类型的纳米颗粒的组合是否能在MS分析中显著“扩大”血液蛋白质组的覆盖范围。还存在从血浆样品中纯化和回收电晕涂层纳米颗粒、纳米颗粒制剂的合成和稳定性以及所需的样品量是可能阻碍此类生物流体预处理方案开发的一些亟需解决的技术挑战。　　最近，纳米颗粒蛋白冠的形成在概念上已经转变为由蛋白质、脂质、多糖和核酸组成的多层分子自组装，称为“生物分子冠”(框1)。例如，我们展示了cfDNA与基于脂质的纳米颗粒在与人类血浆样本孵育时的相互作用。这一额外组学维度的发现以及在患有晚期卵巢癌的女性(与年龄匹配的未患癌症的女性相比)样本中发现的显著更高丰度的纳米粒子冠状cfDNA为进一步研究卵巢癌铺平了道路。有趣的是，对相同纳米颗粒电晕样本的蛋白质组学分析揭示了组蛋白中的癌症特异性升高，表明核小体介导的纳米颗粒cfDNA相互作用。虽然 microRNA(在蛋白质复合物中或封存在EV中)的纳米颗粒表面吸附仍有待研究，但这些发现突出了开发能够同时富集和纯化血浆蛋白和无细胞游离核酸的纳米蛋白质组收获平台技术的机会。　　使用纳米粒子从血液中纯化cfDNA的替代方法只有少数正在探索中，包括阳离子磁性纳米线系统的开发。在一项原理验证研究中，这种纳米纯化方法在收集cfDNA以通过液滴数字PCR检测EGFR突变方面优于金标准QIAamp循环核酸试剂盒。此外，从非小细胞肺癌患者的血液中共同分离CTC和cfDNA证明使用单个纳米颗粒平台有富集多种分析物的潜力。其他证明金纳米粒子与甲基化DNA相互作用的研究也为利用生物纳米界面检测cfDNA中癌症特异性甲基化模式奠定了基础。　　3.2 CTC和EV分离　　将CTC和EV从癌症患者的血液中高效提取和纯化是液体活检分析物进行临床转化的关键，这给纳米技术人员带来了工程创新挑战。基于金标准CTC免疫捕获的方法无法收获功能上可行的CTC的异质群体。因此，目前CTC的临床应用只是基于它们在大量造血细胞中的检测和计数，并且仅在高负担、转移性疾病患者中进行。尽管血液中的EV数量更多，但它们的小尺寸和低密度带来了一系列独特的技术挑战。传统的台式EV纯化技术(如超速离心、聚合物诱导沉淀等)主要依赖于它们的物理特性，需要几个小时并无法区分癌症衍生的EV和非恶性细胞释放的EV。　　已经进行了许多利用CTC和某些EV子集的癌症特异性的尝试，以使用纳米组学方法增强血液CTC和EV及其基因组、转录组和蛋白质组的捕获和分离。这些收获策略中的大多数需要用针对众所周知的CTC和EV表面抗原(如 EpCAM、HER2、CD9、CD81和CD63)的抗体涂覆纳米颗粒表面。已经开发了广泛的纳米技术来捕获血液CTC和EV(表1和图3)，包括磁性、金、硅、二氧化钛(TiO2)和碳纳米材料平台，具有不同程度的设计复杂性和成功率。为了解决与CTC固有异质性相关的问题并提高捕获效率，还使用了不同抗体的混合物对相同的纳米颗粒平台进行功能化。例如，用抗体混合物标记的磁性纳米线已被证明能以100%的效率(29名患者中的29名)从250 µl血液样本中有效分离早期非转移性乳腺癌衍生的CTC。　　抗体靶向纳米颗粒也已集成到微流体装置中，与标准的CTC或EV分离方法相比，该装置需要更少的样品量并具有更高的检测灵敏度，并且可以设计成多步功能(例如，分析物分离、鉴定和检测)。这种基于纳米颗粒的平台的例子包括Poudineh等人设计的基于磁性排序流式细胞仪的微流控芯片，以根据其表面蛋白表达表型分析CTC，以及Zhang等人开发的具有自组装3D人字形纳米图案的Nano-HB微流控芯片，用于检测卵巢癌患者血浆中低水平的肿瘤相关外泌体。结合纳米颗粒分离CTC或EV以及下游细胞内或囊泡组学分析的微流控芯片也在开发中，并逐渐演变为综合多物种分析平台。　　纳米材料提供的多模态工程能力使其能够从复杂的生物流体中同时捕获和可视化癌症分析物，以及对捕获的分析物进行刺激响应分离和取样以进行进一步分析。多功能纳米颗粒平台的一个例子是由Zhou等人开发的发光聚乙二醇功能化免疫磁性纳米球，用于对从EpCAM+上皮癌患者的外周血样本中分离的CTC进行高分辨率可视化。量子点沉积在这些磁响应Fe3O4纳米颗粒上，除了与血液进行磁分离外，还可以实时监测CTC的回收过程。最后，使用含二硫键的接头将抗EpCAM抗体连接到这些纳米颗粒构建体的表面，使谷胱甘肽介导释放活化的CTC。　　除了这些上皮标记依赖技术之外，还有研究利用CTC对裸碳基纳米颗粒表面的高亲和力的不依赖标记的方法，并有望捕获更广泛的CTC亚型，从而能够表征其独特的转移潜力。例如，在概念验证研究中，Loeian等人开发了一种碳纳米管CTC芯片，能够从4毫升或8.5毫升血液样本中根据细胞角蛋白8或 18、EGFR和HER2成功捕获具有各种表型的异质CTC，血液样本来自7名I-IV期乳腺癌患者获得的每毫升血液中0.5-28个CTC。从污染的白细胞中纯化并将粘附的CTC从纳米管CTC芯片中释放出来需要进行更多的优化工作，用于后续的组学分析。　　因此，大量证据表明纳米技术解决方案可以增强血液循环癌组的采样。尽管如此，还需要对收获的CTC和EV进行下游蛋白质组学分析，以便在早期癌症检测的背景下充分实现纳米组学方法的承诺。　　4.纳米组学的愿景和挑战　　多组学液体活检分析的兴起正在逐渐改变我们捕获癌组复杂的方式。基于血液的癌症多组学分析有可能最终涵盖基因组学、表观基因组学、蛋白质组学、脂质组学和代谢组学特征，从而更深入地了解肿瘤发生并提高早期检测的敏感性(图1)。血液中液体活检分析物的含量极低，这要求开发新技术以使癌组富集，同时最大限度地减少所需的样本量。　　本文介绍了纳米组学方法并将其定义为利用纳米技术从生物体液中分离分析物以进行后续(多)组学分析(图2)。纳米组学寻求应用在生物与纳米界面获得的知识，对血液和其他生物体液中存在的疾病特异性分析物或分析物特征进行全面分析。纳米组学的最终目标是产生具有高信息能力的综合多组学知识，并揭示新的分子生物标志物组。　　基于纳米技术的平台在从血液中富集CTC和EV方面以及揭示过去隐藏的血液蛋白质组方面显示出了巨大的潜力。虽然靶向纳米组学方法(通过具有靶向部分的纳米颗粒的功能化)主要用于捕获血液CTC和EV，但最近利用纳米颗粒进行血液蛋白质组学分析的努力是基于蛋白质电晕形成的非靶向自发现象(框1)。根据这一策略，纳米颗粒充当捕获LMW血液蛋白质组的“纳米网”，从而解决了迄今为止困扰无标记蛋白质组学分析的信噪比挑战。　　纳米技术界已经开始将目光投向明确表征的蛋白质冠之外，现在正在研究纳米粒子与共同构成所谓的生物分子冠的其他生物分子种类的自发相互作用，包括脂质、代谢物和cfDNA。生物分子电晕提供的复杂分子指纹为纳米技术人员提供了一个令人兴奋的机会，可以开发用于血液多组学分析的纳米级平台。尽管还有很多工作要做，但我们设想未来基于纳米颗粒的清除平台将同时从单个生物流体样本中捕获癌症特异性基因组、转录组、蛋白质组和脂质组信息(图2)。　　纳米颗粒生物分子电晕作为在多个组学层发现生物标志物的有效工具可以部署在一系列生物标志物应用和紧迫的临床中。特别是对于早期疾病检测，纳米组学提供了一种综合解决方案：通过单次抽血分析整个循环癌组，同时还探索了在癌症中知之甚少的替代循环生物分子(如脂质和代谢物)的作用。与其他旨在捕获和量化已知癌症相关分析物的基于纳米颗粒的生物传感技术不同，纳米组学“采血”方法有可能加速生物标志物开发程序的发现阶段。为了推动这种基于血液的纳米级清除平台的发展，纳米科学界需要关注可供他们使用的大量纳米材料的转化潜力。　　虽然纳米组学可以解决与液体活检分析相关的一些技术障碍，但其他方面的挑战正在成为阻碍癌症生物标志物临床转化的限制因素。这些障碍包括需要基于高维机器学习的生物信息学方法来整合从单个样本的多组学分析中获得的大型且不同的数据集，以及开发适用于临床使用的多分析物设备。事实上，英国癌症研究中心早期癌症检测路线图强调了在基础和分子生物学、分析技术和机器学习的交叉研究领域需要一种整体方法。从实验室过渡到临床需要合并包括学术研究、工业、研究资助者、监管机构和医疗保健专业人员在内的多部门网络。生物标志物开发的发现阶段通常在学术实验室中启动，并引导多个候选生物标志物的识别。将这些发现转化为具有多路复用能力的临床试验需要在大量患者中进行的分析和临床验证研究中投入大量资源。　　最后但并非最不重要的一点是，生物标志物程序的验证阶段在很大程度上取决于样本的可用性，由于血液样本不是从患有此类癌症的患者身上常规收集，因而可能对早期癌症的研究提出特别的挑战。样本收集、处理和储存过程对验证阶段的分析重现性提出了额外的挑战。最后，癌症筛查方法的一个重要考虑因素是将液体活检分析与标准的基于成像的筛查实践相结合的价值。这种多模式早期检测方法最有可能提供有关肿瘤定位和大小的精确信息，并解决过度诊断的问题。　　框1 纳米颗粒生物分子电晕“生物分子电晕”是指各种生物分子在与生物液体一起孵育时，在纳米颗粒表面上的自发吸附和自组装分层。蛋白质在纳米颗粒上的吸附被称为“蛋白质电晕”。生物分子电晕的组成受多种因素影响。具体而言，组成由纳米颗粒的各种物理化学性质以及纳米颗粒在生物流体中的孵育条件定义(图)。cfDNA，无细胞DNA。　　　　图3 基于纳米材料的血液EV和CTC分离为促进血液样本中细胞外囊泡(EV)和循环肿瘤细胞(CTC)富集而开发的几种纳米技术的示意图摘要。大多数EV和CTC富集策略是基于具有特定靶向部分(通常是抗体)的纳米颗粒或纳米线的表面功能化 然而，也有人提出了无标记富集方法。针对CTC和EV的特定表面配体包括上皮细胞粘附分子(EpCAM)、HER2、CD9、CD63和CD81。PLGA，聚乳酸-羟基乙酸共聚物。　　结论　　我们可以清晰地看到来自液体活检样本的综合多组学特征是精准医学和早期癌症检测的未来。由于组学分析工具和基于机器学习的生物信息学方法的重大进步，液体活检有可能克服与组织活检取样相关的许多限制，包括更好地捕获和反映肿瘤异质性。使用纳米技术发现癌症生物标志物仍处于起步阶段，但使用纳米粒子作为血液循环癌组(蛋白质、ctDNA、CTC、EV等)的收获剂提供了巨大的潜力，并可能重新定义早期癌症检测的未来。我们在此定义的纳米组学方法利用生物-纳米界面处的靶向和非靶向相互作用来揭示潜在的新型多组学生物标志物组并破译嵌入组学数据中的多维信息。综合生物信息学数据分析工具的开发以及生物标志物程序验证阶段所需的人体生物样本和多分析物测试的可用性将是这种纳米组学范式临床转化的关键。　　原文链接：　　https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35739399/