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第 20 章 纳米粒子作为兽医学的新型替代疗法
6 巴基斯坦木尔坦教育大学化学系 7 巴基斯坦拉合尔兽医学大学生物科学研究所 *通讯作者：Sabarashid440@gmail.com 摘要 生物技术和兽医学只是纳米科学和纳米技术可用于开展研究和寻找应用的几个领域。该应用在畜牧业和兽医护理中相当新颖。纳米技术具有巨大的潜力，不仅可以影响我们的生活方式，还可以影响我们如何进行兽医治疗，通过使用纳米材料提高家畜的安全性、生产力和农民收入。纳米技术的现状和突破被用于改善动物生长促进和产量。为此，纳米粒子被用作替代抗菌剂，以对抗抗生素使用和检测有害细菌的上升趋势。此外，纳米粒子还被用作药物输送剂。纳米粒子还被用作具有更好功能和改进特性的新药和疫苗候选物，用于诊断、治疗、饲料添加剂、营养输送、生殖辅助、生产补充剂、药剂，最后，各种功能化的纳米粒子，包括脂质体、聚合物纳米粒子、树枝状聚合物、胶束纳米粒子和金属纳米粒子，将用于改善食品质量。从成本和收益可用性来看，纳米技术似乎非常适合兽医应用。本研究的主要目标是讨论纳米技术在兽医学中的一些最相关的当前和未来元素。关键词兽医学、纳米粒子、动物生产、抗病毒药物
纳米粒子在癌症诊断和治疗中的应用
摘要 癌症仍然是全球主要的健康问题，需要现代诊断和治疗技术。纳米粒子 NPs 因其独特的生物医学特性而成为癌症管理的有前途的工具。NPs 的生物学特性使其非常适合成像、靶向药物输送和治疗诊断应用。这些特性包括其体积小、表面积与体积比高和表面灵活。银、铜 (Cu)、硒 (Se) 和钯 (Pd) 等金属基 NPs 在成像、药物输送和靶向治疗领域显示出治疗癌症的良好前景。金属基 NPs 具有独特的优势，例如靶向性提高、药物释放受控和多模态成像特性。NPs 有可能通过早期检测改善癌症诊断，并通过改进的成像方式更精确地表征肿瘤。基因治疗、免疫调节剂和化疗药物都可以通过使用 NPs 灵活输送系统直接输送到肿瘤位置。当 NPs 被靶向配体（如肽或抗体）功能化时，它们可以选择性地与癌细胞结合，从而改善药物积累并减少脱靶效应。刺激响应型 NPs 能够响应肿瘤微环境内的特定刺激而释放治疗粒子，从而改善治疗效果。关键词 癌症、纳米粒子、生物医学特性、铜
纳米封装和共轭技术在脂质纳米粒子的开发中的应用，该技术可递送核酸材料以实现基因治疗
摘要：纳米封装和结合是药物递送的主要策略。纳米粒子有助于提高封装和靶向效率，从而优化治疗效果。通过纳米粒子技术，替换有缺陷的基因或将新基因递送到患者的基因组中已成为可能。装载有遗传物质的脂质纳米粒子 (LNP) 旨在递送到特定的靶位以实现基因治疗。脂质外壳保护脆弱的遗传物质免于降解，然后成功地将有效载荷释放到细胞内，在那里它可以整合到患者的基因组中并随后表达感兴趣的蛋白质。本综述重点介绍了 LNP 和纳米制药技术的开发，以提高基因治疗的效力、降低毒性、靶向特定细胞和释放遗传物质以实现治疗效果。此外，我们还讨论了制备技术、封装效率以及结合对 LNP 递送核酸物质功效的影响。
SRIM模拟氢离子与掺杂稀土元素的氧化铋纳米粒子的相互作用 R. Alhathlool, MH Eisa * 部门
SRIM 模拟氢离子与稀土元素掺杂的氧化铋纳米粒子的相互作用 R. Alhathlool、MH Eisa * 物理系，科学学院，伊玛目穆罕默德伊本沙特伊斯兰大学（IMSIU），利雅得 13318，沙特阿拉伯 近年来，模拟方法受到了各个领域的广泛关注。使用 SRIM 程序将稀土钽酸镥（LuTaO 4 ）掺杂的“氧化铋（Bi 2 O 3 ）薄膜沉积到聚合物基底上。” SRIM 程序用于计算能量在 1.0 MeV 至 20 MeV 之间的 Bi 2 O 3 薄膜的一些物理特性。研究了 LuTaO 4 、Bi 2 O 3 、C 10 H 8 O 4 和 LuTaO 4 / Bi 2 O 3 /C 10 H 8 O 4 样品的“电子和核阻止本领”。这些研究结果表明，稀土掺杂可以改善复合材料的性能。离子束与物质的相互作用会产生各种各样的现象。在 C 10 H 8 O 4 上沉积掺杂 LuTaO 4 的 Bi 2 O 3 薄膜会导致材料“电子和核阻止本领”和范围发生变化。将已发表的数据与获得的结果进行了比较，并提供了计算参数。（2024 年 6 月 1 日收到；2024 年 8 月 1 日接受）关键词：阻止本领、氧化铋、钽酸镥、SRIM、聚合物 1. 简介 阿尔法粒子、氘核和质子对物质有显著影响。短程核力与质子和阿尔法粒子相互作用。随着能量下降，带电粒子会失去速度。在电离和激发过程中，重带电粒子都会失去能量。重带电粒子碰撞时传递的能量较少 [1]。
结核病诊断和治疗中临床相关的金属纳米粒子
全球面临着巨大的结核病 (TB) 负担，由于患者不坚持治疗，且耐药菌株以惊人的速度传播，TB 很难根除。需要新的方法来改善诊断和治疗。金属纳米粒子 (MNP) 已显示出作为传感器探针和联合疗法的潜力，联合疗法将 MNP 与抗分枝杆菌药物结合起来，以开发新的治疗和治疗诊断方法。为了加强结核病纳米药物临床应用的理论基础，本综述重点介绍了治疗相关的 MNP 的特性和有效性。它还详细阐述了它们的抗分枝杆菌机制。本综述旨在分析有关该主题的文献，找出重要的实证结果，并确定知识空白，为未来的研究工作和技术转化提供基础。当前数据表明，MNP 是有效诊断和治疗的潜在系统，尽管需要额外的临床前和临床研究才能将这些技术引入临床。
肿瘤衍生的小细胞囊泡充当治疗性纳米粒子递送的障碍
纳米颗粒有望用于药物输送应用，并具有多种临床批准的产品。但是，在实体瘤中获得高纳米颗粒的积累仍然具有挑战性。在这里我们表明，肿瘤细胞衍生的小细胞外囊泡（SEV）将纳米颗粒递送到肿瘤，揭示了基于纳米颗粒的肿瘤疗法的另一个障碍。肿瘤细胞在肿瘤微环境中分泌大量的SEV，然后结合进入肿瘤组织的纳米颗粒并将其传递到肝库普弗细胞中以降解。敲低Rab27a是一种控制SEV分泌的基因，可降低SEV水平并改善肿瘤组织中纳米颗粒的积累。与Rab27a在脂质纳米颗粒中共同包裹的抑制肿瘤和炎性蛋白质的信使RNA的治疗功效大大提高。一起，我们的结果表明，肿瘤细胞衍生的SEV是针对纳米颗粒肿瘤递送的防御系统，并且该系统可能是改善基于纳米颗粒的肿瘤疗法的潜在靶标。
宫内靶向可电离脂质纳米粒子的递送有助于造血干细胞的体内基因编辑
单基因血液病是全球最常见的遗传性疾病之一。这些疾病导致严重的儿童和成人发病率，有些甚至会导致出生前死亡。新型体外造血干细胞 (HSC) 基因编辑疗法有望改变治疗格局，但并非没有潜在的局限性。体内基因编辑疗法为这些疾病提供了一种潜在更安全、更易于获得的治疗方法，但由于缺乏针对 HSC 的递送载体而受到阻碍，而 HSC 位于难以接近的骨髓微环境内。在这里，我们提出，可以通过利用胎儿发育过程中易于接近的肝脏中的 HSC 来克服这种生物障碍。为了促进基因编辑货物向胎儿 HSC 的递送，我们开发了一种可电离的脂质纳米颗粒 (LNP) 平台，靶向 HSC 表面的 CD45 受体。在体外验证靶向 LNP 通过 CD45 特异性机制改善信使核糖核酸 (mRNA) 向造血谱系细胞的递送后，我们证明该平台在多种小鼠模型中介导体内安全、有效和长期的 HSC 基因调节。我们进一步在体外优化了该 LNP 平台，以封装和递送基于 CRISPR 的核酸货物。最后，我们表明，优化和靶向的 LNP 在单次宫内静脉注射后增强了胎儿 HSC 中概念验证位点的基因编辑。通过在胎儿发育期间体内靶向 HSC，我们系统优化的靶向编辑机制 (STEM) LNP 可能提供一种可转化的策略来治疗出生前的单基因血液疾病。
自旋交叉聚合物加聚苯胺复合材料与 Fe3O4纳米粒子的电子传输特性
复合材料是多组分系统，其功能由其成分之间的相互作用决定。化合物的均匀性取决于材料、材料之间的相互作用和合成，并对性能产生重大影响。纳米粒子已被证明可以通过降低界面张力变成表面活性剂来促进不混溶液体的混合 [ 1 ]，并可能导致不混溶和可混溶聚合物溶液之间的可逆转变。将磁性纳米粒子添加到分子铁电体中可以合成多铁性材料 [ 2 – 4 ]。尽管自旋交叉复合物本身可以形成纳米粒子 [ 5 – 7 ]，但将磁性纳米粒子添加到自旋交叉分子中的研究很少。 [Fe(Htrz) 2 (trz)](BF 4 )（Htrz = 1H-1,2,4-三唑，trz − = 去质子化三唑配体）[7 – 12]就是这样一种自旋交叉复合物，它也已与纳米粒子结合[13, 14]。[Fe(Htrz) 2 (trz)](BF 4 )的特点是自旋态随温度变化而转变，从而引起电导率的变化[9, 15 – 19]。这种特定分子的自旋交叉转变温度通常为 (340–360) K，在接近室温时产生自旋态双稳态[8 – 12, 15 – 20]。通过添加聚苯胺 (PANI) [ 19 , 21 ] 或聚吡咯 [ 21 , 22 ]，所得均质复合材料的导通电阻可降低至 < 1 Ω · cm，从而使更小的分子器件成为可能 [ 23 ]，而不会因高阻抗而导致长延迟时间。为了了解自旋交叉复合物中自旋态间双稳态协同效应的修改 [ 24 ]，已经采用了多种技术 [ 25 – 27 ]。虽然用金属取代 [Fe(Htrz) 2 (trz)](BF 4 ) 中的 Fe 会降低电导率 [ 18 ]，但添加 Fe 3 O 4 等金属纳米颗粒可以通过驱动形态变化完全避免此问题。充分利用此类多组分系统的潜力以及由于添加纳米颗粒而产生的修改需要
引用：Fırat C、Öztürk A、Dağcı İ、Solak K、Ünver Y NanoScript：一种基于纳米粒子的新型基因调控工具及其优点和缺点。E
转录因子 (TF) 是一种蛋白质，它通过与特定 DNA 序列结合，通过与基因组中的特定调控元件相互作用来激活或抑制基因表达，从而充当基因表达的关键调节器。TF 通常具有多个功能域，这些功能域有助于其调节功能。这些功能域基本上由三个域组成：核定位信号 (NLS) 域、DNA 结合域 (DBD) 和激活域 (AD)。通过这些域的协调相互作用，TF 响应细胞内的各种内部和外部信号来调节基因表达。TF 复杂机制的缺陷与越来越多的人类疾病有关。因此，基于 TF 的基因调控研究被认为是许多生物应用的有前途的方法。在这种情况下，研究人员旨在使用一种称为 NanoScript 的基于纳米粒子的平台来模拟 TF 的结构和功能特性。NanoScript 的作用类似于天然 TF，可实现精确的基因调控和细胞重编程，并为控制和有针对性地操纵基因表达提供了新的可能性。 NanoScript 的主要目标是以非病毒方式在转录水平上调节基因表达。NanoScript 可以通过与内源 DNA 相互作用并启动转录活性来激活特定基因，作为基因操作和细胞重编程的蛋白质替代合成结构。该平台由于其可调组件（纳米粒子和表面组件）和有效调节基因表达的能力，在干细胞生物学、癌症治疗和细胞重编程领域具有多种应用潜力。然而，NanoScript 也有一些局限性，例如可能与脱靶基因相互作用。本研究讨论了 NanoScript 在基因调控领域的当前研究和技术，以及该技术的优势和挑战。
引用：Sancaktutan Ş，İspahi B，Aslan Y.Ş，Solak K，Ünver Y. Magnetofection：一种利用磁性纳米粒子进行有效基因转移的神奇技术
基因治疗是一种通过关闭致病或功能失调的基因并将特定基因传递到体内来治疗疾病的治疗方法。将治疗基因传递到目标细胞仍然是基因转移的一个限制。因此，基因转移是基因治疗的重要组成部分。基因传递系统通常分为基于病毒和非基于病毒的系统。在众多纳米结构中，纳米粒子被广泛用作非病毒基因转移的载体。磁性纳米粒子 (MNP) 近年来因其独特的磁性而被广泛应用于生物医学领域。原则上，它们的电荷和尺寸使 MNP 适合到达目标位置。此外，高表面积/体积比使 MNP 成为基因转移的理想选择。使用 MNP 进行基因转移的主要方法之一是磁转染。在这种方法中，DNA 和 MNP 在含盐的缓冲液中结合形成一种称为磁转染的复合物。这种复合物可以在磁场的影响下穿透细胞。带负电荷的 DNA 需要经过修饰才能穿过带负电荷的细胞膜，与 MNP 形成复合物，并增加其稳定性和生物相容性。为此，常用的聚合物如 PEI（例如两亲性聚（L-赖氨酸）、聚酰胺胺 (PAA) 和 PEG）用作基因载体。此外，MNP 和 PEI 等聚合物有助于 DNA 的内体逃逸。这篇小型综述总结了磁性粒子在基因转移的所有动态过程（纳米粒子合成、基因结合、细胞摄取、内体逃逸和体内靶向）中的特定基因转染（磁转染）。