[01127451]功能磁性纳米材料的构建及诊疗应用基础

磁性纳米材料因其丰富的磁学特性和良好的生物相容性,在生物医学领域有广泛的应用前景。如何构建生物医用磁性纳米材料,解决其控制制备的关键科学问题并建立相关标准,发现磁性纳米材料新的生物效应,并解决其在生物医学应用中核心科学问题,是实现临床实际应用的挑战和迫切需求。经过多年研究取得了如下重要科学发现： 1.系统研究了磁性纳米材料的控制制备及表面修饰,研究成果发表在Coll. Surf. A与Nanoscale Res. Lett.,共计被SCI正面他引260篇次。研制出10L纳米 -Fe2O3弛豫率国家标准物质（GBW（E）130387）,教育部组织的科技成果鉴定认为该标准物质填补了国内外空白,对磁共振成像造影剂研制、生产及临床应用具有重要意义。提出了一种交变磁场诱导磁性纳米颗粒组装的新机制,制备得到具有各向异性磁热效应的水凝胶,结果发表在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等专业期刊上,被同行认为“交变磁场组装磁性纳米颗粒是过去十几年来除了静磁场控制组装以外首次提出的新的组装方式和机制”,“首次制备具有各向异性磁热效应的磁性水凝胶”,“在未来的临床热疗中具有重要应用前景”。 2.发现了磁性纳米材料的pH依赖双模拟酶活性与促成骨新效应,为发展新型诊疗技术提供了重要基础。发现氧化铁纳米颗粒具有pH依赖双模拟酶活性,揭示了其在酸性条件下（如细胞溶酶体）的类过氧化物酶活性以及中性条件下（如细胞质）类过氧化氢酶活性。结果发表在ACS Nano并被亮点报道,被同行认为是“开拓性的工作”,促进了类酶纳米材料的发展。进一步通过纳米氧化铁颗粒表面修饰普鲁士蓝壳层,极大地提高了其类酶活性和生物检测的灵敏度,结果在J. Mater. Chem.发表后被同行评价为“构建的纳米结构模拟酶具有极好的电化学稳定性和更高的催化活性”,最近还被载入普通高等学校规划教材《酶工程》第三版中。还发现磁性纳米纤维支架在外加静磁场中可以显著促进成骨细胞分化,该策略在Nanoscale期刊发表后被国际上多家实验室应用,并且被评价为“磁性纳米纤维复合材料为骨组织缺损修复提供了一种有潜力的治疗策略”。 3.创新构建了组装磁性纳米颗粒的复合超声微气泡,实现了增强的超声/磁共振双模态成像,深入探讨了磁性纳米颗粒与聚合物膜材分子的组装调控及释放机制,发展了超声调控类酶磁性纳米颗粒无损、高效传输进入细胞质的技术,为量化调控复合材料以及声能控制磁性微气泡药物精准靶向输运奠定了基础。结果发表在Biomater.、Small、ACS Appl. Mater. Interfaces等期刊,被同行评价为“这一令人兴奋的结果在未来疾病的双模态诊疗中极具潜力”。 10篇代表论文被SCI他引837篇次,其中被影响因子 7的期刊论文他引181篇次。培养全国百篇优博2名、国家自然科学基金杰出青年1名、教育部新世纪优秀人才2名,并且连续两期牵头国家重大科学研究计划项目研究（973首席科学家）,并分别以良好和优秀成绩通过验收。