加拿大滑铁卢大学刘珏文教授在金属氧化物与磷脂的复合材料研究上取得重要进展

近日，加拿大滑铁卢大学化学系刘珏文教授（点击查看介绍）课题组在无机纳米材料与脂质体的生物界面化学研究取得重要进展。科研成果“金属氧化物与脂质：磁性脂质纳米颗粒展示DNA和蛋白（Profiling Metal Oxides with Lipids: Magnetic Liposomal Nanoparticles Displaying DNA and Proteins）在国际化学类顶级期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上发表。王峰博士作为该论文的第一作者。

纳米材料与生物膜的相互作用，影响纳米材料在生物医用的各个环节，是目前生物医学领域亟待解决的关键问题。脂质体是由磷脂双分子层组成的微囊，在一定程度上模拟了细胞膜的功能。通过研究纳米材料与脂质体的相互作用，探索相关的细胞内吞、细胞膜孔的形成等过程，可为其进一步在生物传感器、药物递送、癌症早期诊断与治疗等方面的应用提供重要的理论及实验依据。

金属氧化物在生物医学领域具有广泛的应用前景，刘珏文教授课题组利用组成细胞膜的重要成分——磷脂胆碱（Phosphatidylcholine，PC）和自然界并不存在的胆碱磷脂（Choline Phosphate，CP）分子（图一），系统地研究了两种不同的脂质体与二氧化钛的相互作用。此工作发表在去年的《美国化学会志》上（JACS, 2015, 137, 11736-11742)。

图一：（A）DOPC和（B）DOCP脂质的化学结构。它们的区别在于磷脂头的化学结构，在DOCP中，磷酸根完全暴露在外，可以更有效的和金属氧化物结合。

在此基础上，该课题组继续研究了10种不同金属氧化物，并通过荧光光谱、冷冻电镜等手段将其分类，精准实现了脂质体在金属氧化物纳米颗粒表面的吸附或包裹。例如PC脂质体只吸附在氧化铁表面，而CP脂质体可以包裹在其表面（图二）。因为磁性纳米材料的重要性，在人子宫颈癌细胞（Hela）上，系统地研究了这种脂质包被的磁性核壳纳米颗粒在荧光分子标记、DNA、蛋白分子的修饰上的应用。这一研究将有助于人们深入理解脂质亲水头部与纳米材料相互作用的生物物理特性，揭示脂质-纳米材料的跨膜机制和胞内命运。上述研究得到了加拿大自然科学和工程研究理事会（NSERC）等项目的支持。

图二：（A）DOPC和DOCP脂质体与氧化铁纳米颗粒作用的两种方式；冷冻电镜观察（B）DOCP在氧化铁表面脂质双层的形成和（C）DOPC在氧化铁表面的吸附。

该论文作者为：Feng Wang, Xiaohan Zhang, Yibo Liu, Zhi Yuan (William) Lin, Biwu Liu, and Juewen Liu*

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201606603/full

Profiling Metal Oxides with Lipids: Magnetic Liposomal Nanoparticles Displaying DNA and Proteins

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 12063-12067, DOI: 10.1002/anie.201606603

研究团队简介

刘珏文博士，加拿大滑铁卢大学化学系副教授（Associate Professor），博士生导师。2000年毕业于中国科技大学化学系，获得本科学位。2005年获美国伊利诺伊大学（UIUC）博士学位。在美国新墨西哥大学和Sandia国家实验室从事博士后研究工作后，从2009年起受聘于滑铁卢大学。2014年获加拿大化学会Fred Beamish奖。近年来接收和发表期刊研究论文和书籍章节共计180余篇, 引用数超过10000次。担任《Analytical Methods》副主编。现主要从事核酸适配体、纳米材料和软物质的分析化学、物理化学以及表面性质的研究。

http://www.x-mol.com/university/faculty/6857

课题组网站：

http://www.science.uwaterloo.ca/~liujw/

王峰博士，2012年博士毕业后在加拿大滑铁卢大学从事博士后研究（2012.11-2016.10）。现入职合肥工业大学“黄山青年学者”人才引进计划（教授）。近年来一直致力于利用分析化学的手段研究纳米-生物界面的工作，在纳米材料与脂质体、细胞膜、免疫屏障的相互作用等领域积累了大量的工作经验并取得一系列创新性成果。

网站简介：

http://yxgcxy.hfut.edu.cn/plus/view.php?aid=125