近年來, 金屬免疫學的研究得到了廣泛的關注和進展，納米技術被用于提高金屬免疫治療的靶向性、有效性和安全性, 成為一種有效的免疫調節手段。金屬基納米藥物在腫瘤發生、細菌感染、流行病、炎癥性疾病、自身免疫性疾病的防治和診斷中發揮著重要作用。但當前對其免疫調控相關的深入的機制探討仍舊缺乏系統性的研究。研究金屬基納米材料免疫調控機理以及納米材料-生物相互作用對于實現金屬基納米藥物的臨床轉化具有重要意義。

國家納米科學中心陳春英院士團隊在金屬基納米藥物的合成設計及其納米生物效應方面取得了一系列創新性研究成果（Nat Nanotechnol, 2025, https://doi.org/10.1038/s41565-025-01870-y; Nat Protoc, 2024, 19: 30-59; Nat Nanotechnol, 2022, 17: 993-1003; Nat Nanotechnol, 2021, 16: 708-716; Sci Adv, 2023, 9(27): eadg2252; Signal Transduct Target Ther, 2023, 8: 462; JACS, 2021, 143(4): 1846-1853; Nano Today, 2021, 38: 101139; Adv Mater, 2016, 28(40): 8950-8958等）。研究團隊基于錳、鋁、鉍、鉬等金屬設計多種納米藥物用于疫苗佐劑、腫瘤免疫治療、放療增敏等。

在前期研究基礎上，為深入探討金屬基納米藥物在免疫調控中的應用以及其免疫調控機理，該研究團隊在《科學通報》2025年第7期“巾幗科苑?女科學家”專輯中發表題為“金屬基納米藥物及其免疫調控效應”的評述文章，旨在從金屬基納米藥物的免疫調控機理出發，分析金屬基納米藥物在免疫治療應用中面臨的機遇與挑戰，為促進免疫調節性金屬基納米藥物的臨床轉化提供新的思路。

圖1. 金屬納米材料及其免疫調控效應

文章首先綜述了金屬基納米材料獨特的生物學效應及其在免疫調控中的應用，闡明了金屬基納米材料在免疫調控方面具有的重要研究前景（圖1）。基于Al、Mn、Zn、Fe、Cu等金屬元素的納米藥物通過調節免疫效應在腫瘤免疫治療、防御病毒和細菌感染以及炎癥性疾病治療中發揮重要的作用。

接著，文章對金屬基納米藥物調控免疫效應的機制進行了梳理，詳細闡述了這些金屬納米藥物與主要免疫系統組分(包括T細胞、B細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞等)的作用，分別總結了金屬基納米藥物通過調控先天免疫細胞、淋巴細胞，介導cGAS-STING信號通路，誘導免疫原性細胞死亡以及保護黏膜免疫屏障等實現免疫調控效應（圖2）。

圖2. 金屬納米藥物的免疫調控機理

解析金屬基納米藥物與生物界面的相互作用，對金屬納米材料免疫機制探討和安全性評價具有重要的指導意義。該綜述隨后剖析了金屬基納米藥物與生物界面的相互作用，分別討論了金屬納米顆粒表面蛋白冠的形成和演化及其對免疫效應的影響、金屬納米材料在免疫組織器官中的代謝行為與其發揮免疫功效之間的聯系，為設計高效安全的免疫金屬納米藥物提供了重要的指導。

金屬基納米材料因其獨特的物理化學特性、高比表面積、可控的表面性質和催化活性等, 已經成為免疫調控領域的研究熱點，但關于其代謝行為和安全性評估的研究仍舊不夠充分。進一步闡明金屬基納米藥物調控免疫反應的分子機制, 涉及的免疫信號通路調節、細胞因子的產生和免疫細胞的活化等過程, 發現重要的靶分子、靶細胞和靶器官等，對于推動金屬基納米藥物的臨床轉化具有重要的意義。

陳春英

中國科學院院士, 發展中國家科學院院士, 國家納米科學中心研究員、博士生導師, 新基石研究員, 中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室副主任. 先后擔任國家重點研發計劃“納米科技”重點專項、“納米前沿”重點專項首席科學家. 長期從事生物體系納米材料的分析化學及其化學生物學效應研究, 圍繞典型醫用納米材料的結構性質、化學生物學行為、納米-生物界面作用機制等影響納米材料生物醫學性質和功能的關鍵瓶頸問題, 開展了系統深入的研究, 進而指導納米佐劑與藥物遞送系統等應用研究, 開拓了科學前沿研究新領域. 先后兩次獲得國家自然科學獎二等獎, 榮獲全國五一巾幗標兵、IUPAC化學化工杰出女性獎、TWAS化學獎、RSC Environment Prize、ACS Bioconjugate Chemistry講座獎、中國青年女科學家獎等.

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劉航, 曹明晶*, 陳春英*. 金屬基納米藥物及其免疫調控效應. 科學通報, 2025, 70(7): 900-919