近日，国际知名学术杂志ACS Nano和Nanoscale报道了学院杨恺教授课题组及其合作者明尼苏达大学Hong-Bo Pang教授的合作研究工作，题目分别为“Synergistic Entry of Individual Nanoparticles into Mammalian Cells Driven by Free Energy Decline and Regulated by Their Sizes”和“Membrane-curvature-mediated co-endocytosis of bystander and functional nanoparticles”。两个课题组通过模拟计算与实验相结合的方式，从生物物理的角度深入、系统地研究了异种纳米颗粒协同内吞进入细胞的过程，为设计先进的细胞靶向输运载体提供了有用的线索。
图一：异种纳米颗粒的协同内吞现象。左和右上：膜介导的异种纳米颗粒靠近及其相应的自由能降低；右下：协同内吞的最佳尺寸。
进入细胞是纳米材料生物医药应用的先决条件之一。尽管人们以前已经对同质纳米颗粒进入细胞的过程有过广泛的研究，但对于异种纳米颗粒的情况，却还知之甚少。在本项研究工作中，两个课题组通过充分利用模拟计算和细胞实验的优点，详细描述了共同给药的异种纳米颗粒协同进入的细胞过程，揭示了细胞内吞中“旁观者效应”的物理本质。研究人员发现异种纳米颗粒协同进入细胞是一个典型的自由能驱动过程，并受到颗粒各自的尺寸、浓度和配体修饰情况等因素的影响。特别是，模拟和计算表明，颗粒之间由于膜介导的有效吸引作用是两者实现协同效应的关键。通过结合模拟和实验，我们还发现细胞发生旁观者效应的最佳尺寸在50纳米左右。这些结果为设计新型的纳米药物载体和调控手段提供了新的思路。
此项工作获得了国家自然科学基金委面上项目的支持。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c11068
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/nr/d1nr01443a
