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精准医学（Precision Medicine）又称为“个性化医疗”，是一种依据患者的个人基因组信息以及临床症状和体征，为患者量身设计出最佳治疗方案的一种定制医疗模式。该模式不同于原有的“一刀切”的治疗方法，从对“症”下药改变为对“人”下药，在这种模式下，精准医学的检查会深入到最微小的分子和基因组信息，医疗人员则会根据患者的这些信息来对诊疗手段进行适当的调整和改变。2015年1月20日，奥巴马在国情咨文演讲中提出了“精准医学(Precision Medicine)”计划，“我发起一项新的精准医学计划使我们更接近治愈癌症和糖尿病等疾病，给我们所有人获得个性化的信息，使我们自己和我们的家人更加健康。”用于精准医学的制剂和设备需要能够针对个别患者或病理学量身定制的多功能平台技术，以经过个性化方式治疗异类患者群体。但是，现阶段的精准医学设备大多只能针对一种病症，因此，现在亟需一种能够根据个体患者的病状快速定制治疗方案的可控平台。近期，国际知名的生物材料和药物传递系统领域的专家Nicholas A. Peppas院士团队设计了一种用于精准医学的可控纳米凝胶组合物，这种组合物以聚（丙烯酰胺-甲基丙烯酸）共聚物为基础交联成纳米凝胶，纳米凝胶通过功能性小分子、肽或蛋白质等进行修饰，从而具有多功能性和多响应性，从而具有针对个体患者疾病的生物标记物或提供多种治疗方式的效果。研究人员使用胺封端的小分子对纳米凝胶进行了不同程度的修饰，如图1所示，分别用酪胺（TMOD）和N、N-二甲基乙二胺（DMOD）修饰P（AAm-co-MAA）上的侧基酸基团，以分别在聚合物链上添加酚或叔胺基团。
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图1. P(AAm-co-MAA)纳米凝胶平台及其衍生物在精准医学领域的应用研究人员成功地引入了可生物降解的交联剂，使纳米凝胶具有可调性。图2中给出了每种还原剂降解纳米凝胶的化学机理，以及生物降解过程的图示，表明该纳米凝胶网络具有优异的可降解性能。随后，研究人员分别测试了纤维细胞，巨噬细胞和结肠上皮细胞中纳米凝胶毒性的差异程度，如图3所示，对于浓度高达2 mg/ml的纳米凝胶，通过细胞的代谢活性和膜完整性可以确定细胞的活力没有发生显着差异，这表明纳米凝胶具有优异的细胞相容性。
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图3. 纳米凝胶对纤维细胞、巨噬细胞和结肠上皮细胞的毒性测试通过表面修饰评估了不同细胞系摄取纳米凝胶的程度。研究人员选择了纤维细胞，巨噬细胞和上皮细胞，分别模拟结缔组织，免疫系统和组织/器官的成分，从图4可以看出，各细胞系对于用DMOD修饰纳米凝胶的摄取均有不同程度提升。图4. 纤维细胞、巨噬细胞和结肠上皮癌细胞对纳米凝胶的相对吸收研究人员证明了将肽和蛋白质偶联至纳米凝胶平台的可行性。肽可用于赋予特定的生物学行为，包括分子识别、细胞靶向、细胞渗透等。生物活性蛋白可以为惰性的网络提供酶促活性，或用作靶向应用的分子识别单元。如图5A所示，研究人员成功地将肽结合到聚合物链中，证明了将各种肽配体结合到平台的可行性。图5F、G表明成功地将麦胚凝集素（WGA）和过氧化物酶（HRP）通过偶联反应结合到纳米凝胶中，并在结合后保留了较高的生物活性。在该过程中，纳米凝胶充当了将HRP保留并呈现的支架。图5H显示了WGA标记的纳米凝胶（红色）与细胞胞质的定位，表明纳米凝胶经WGA修饰后能够有效地促进其与细胞间的相互作用。图5.肽和蛋白质-纳米凝胶偶联物的偶联效率和生物活性研究人员所提出的用于精准医学的模块化可调纳米凝胶平台，具有高度可调节的特性，并产生了一系列治疗能力，该项技术能够提供多种化学疗法并促进多种组合疗法，且每种疗法均具有精确的靶向或对环境的响应能力。我们相信这项技术未来不仅为药物输送领域提供新的工具，而且对细胞靶向及癌症治疗的研究提供新的平台。https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaax7946---纳米纤维素找北方世纪---
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来源：高分子科学前沿
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