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秦勇，男，1976年5月出生，博士，教育部长江学者特聘教授，博士生导师，兰州大学材料科学与工程学科负责人，兰州大学纳米科学与技术研究所所长，首批中组部“万人计划”青年拔尖人才，国家优秀青年科学基金获得者，霍英东教育基金获得者，教育部新世纪优秀人才，甘肃省“五四青年奖章”获得者。
担任中国青年科技工作者协会第五届理事会常务理事、中国材料研究学会理事、中国材料研究学会青年工作委员会理事、中国材料研究学会环境材料分会理事、全国半导体材料与设备标准化技术委员会微光刻分委会委员、兰州大学学报编委、科技部863 项目评审专家、Nature Communications、Advanced Materials、Nano Letters、ACS Nano、Advanced Functional Materials、Energy &Environmental Science、Small、Nanoscale 等高水平学术期刊审稿专家。
主要从事纳米能源技术、功能纳米器件与自供电纳米系统领域的研究，在传感器和纳米能源技术领域积累了较多的经验。
三项关于纳米发电机的研究工作成为这一领域发展过程中的三个具有重大意义的研究进展，相应成果以三篇学术论文的形式发表在Nature 系列期刊上，包括一篇第一作者Nature 论文，一篇第一作者Nature Nanotechnology 论文，一篇第二作者Nature Nanotechnology 论文。
其他论文发表在Materlals Science & Engineering R-Reports、Nano Letters、Advanced Materials、ACS Nano、Advanced Functional Materials等高水平期刊上。
发表SCI学术论文近四十篇，其中，影响因子10以上顶级学术期刊论文15篇，论文被引用两千余次，单篇论文最高被引用620次。
获得2项授权美国发明专利，5项授权中国发明专利，已受理4项中国发明专利。
侯长军教授简介姓名：侯长军性别:男出生年月: 1963年11月籍贯：重庆职称职务：工学博士、教授、博士生导师、博士后合作导师。
社会兼职：现为科技部“863”项目一审及二审会评专家、国务院学位办全国优秀博士论文评审专家、国家自然基金项目评审专家、霍英东基金评审专家、国家科技奖励评审专家、中国中小企业自主创新技术评审及咨询专家，重庆市科技项目信贷评审专家。
Biosensors and Bioelectronics，Sensors and Actuators，Chemical Communications，Journal of Biomedical Materials Research等杂志审稿人。
中国微米纳米技术学会高级会员、中国生物医学工程学会高级会员、中国生物医学光子学会专业委员会委员、全国石油和化学工业仪表技术委员会委员、中国化工学会化工环保专家组成员。
重庆市食品安全促进会理事、重庆市学术技术带头人。
通信地址：重庆市沙坪坝区沙正街174号生物工程学院邮政编码：400044邮箱：houcj@研究领域：纳米生物材料、功能材料、传感检测与系统、缓控释药物、生物材料、招收硕士博士研究生专业&研究方向：1. 纳米生物技术与检测技术，2.纳米材料与功能材料，3.传感芯片与检测系统，4.公共安全，5. 食品安全检测技术个人简介侯长军教授长期从事纳米生物技术与材料、功能材料、传感检测与系统、微阵列芯片技术与仪器、微纳传感器与生物医学应用、药物控释缓释与纳米药物、载体制备新方法与技术、细胞代谢与药理病理、公共安全、食品安全检测技术等领域的研究。
创新性地将微纳米传感技术应用公共安全、重大疾病无创、快速、可视化检测，在复杂体系中突破传统检测方法与技术，开发出系列微阵列传感检测芯片，建立了细胞代谢指纹图谱、食品发酵微生物代谢指纹图谱、白酒指纹图谱、红酒指纹图谱等，在国家公共安全、药物、食品安全及环境保护等方面，针对微痕毒剂、药物残留、农药残留、建立了具有特色的创新性传感检测新方法、技术及传感检测系统。
纳米材料与技术专业实习心得体会在纳米材料与技术专业的实习期间，我获得了许多宝贵的经验和深刻的体会。
这次实习不仅让我将所学的理论知识应用到实际工作中，还让我对这个前沿领域有了更深入的了解和认识。
一、实习单位与工作内容我实习的单位是一家专注于纳米材料研发与应用的高科技企业。
在实习期间，我主要参与了两个项目：纳米复合材料的制备与性能测试，以及纳米材料在生物医学领域的应用研究。
在纳米复合材料的制备过程中，我学会了如何精确控制实验条件，如温度、反应时间和反应物浓度等，以获得具有理想性能的复合材料。
通过不断地调整和优化实验参数，我逐渐掌握了制备高质量纳米复合材料的关键技术。
例如，在制备纳米银/石墨烯复合材料时，经过多次尝试，我们成功地控制了纳米银颗粒的尺寸和分布，使得复合材料在导电性和抗菌性能方面都有了显著的提升。
在纳米材料在生物医学领域的应用研究中，我参与了纳米药物载体的设计与合成。
这需要综合考虑纳米材料的生物相容性、药物负载能力和释放特性等因素。
通过与团队成员的合作，我们成功地合成了一种具有良好生物相容性和靶向性的纳米药物载体，为药物的高效输送和治疗效果的提升提供了新的思路和方法。
二、实习收获与体会1. 实践技能的提升通过实际操作各种实验设备和仪器，我的实验技能得到了极大的锻炼和提高。
从样品的制备、处理到性能测试，每一个环节都需要严谨的操作和精确的控制。
我学会了使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射仪（XRD）等先进仪器对纳米材料进行表征和分析，这使我能够更深入地了解纳米材料的微观结构和性能之间的关系。
2. 团队合作的重要性在实习过程中，我深刻体会到了团队合作的重要性。
每个项目都需要不同专业背景的人员共同协作，才能顺利完成。
在与团队成员的交流和合作中，我学会了倾听他人的意见和建议，充分发挥自己的优势，共同解决问题。
例如，在纳米药物载体的设计与合成项目中，化学专业的同事负责合成材料，生物专业的同事负责进行细胞实验和生物性能评估，而我则主要负责材料的表征和性能测试。
中国食品药品检定研究院是国家药品监督管理局的直属事业单位，是国家检验药品生物制品质量的法定机构和最高技术仲裁机构，依法承担实施药品、生物制品、医疗器械、食品、保健食品、化妆品、实验动物、包装材料等多领域产品的审批注册检验、进口检验、监督检验、安全评价及生物制品批签发，负责国家药品、医疗器械标准物质和生产检定用菌毒种的研究、分发和管理，开展相关技术研究工作。
导师和研究方向介绍：
王雪，男，安全评价研究所副所长、主任药师。
主要研究方向：药物安全性评价早期致癌性评价体系。
王春仁，男，生物材料和组织工程室主任、研究员。
主要研究方向：可降解生物材料的生物学评价研究。
梁成罡，男，激素室副主任、研究员。
主要研究方向：蛋白和多肽药物质控关键技术研究。
郑健，女，民族药室副主任、研究员。
主要研究方向：中药及民族药学等相关方面的质量控制研究。
何兰，女，化学药品室主任、教授。
主要研究方向：化学药品检验检测新方法建立及质量标准研究。
宁保明，男，化学药品室副主任、研究员。
主要研究方向：化学药品质量研究与质量控制。
孙会敏，男，包装材料与药用辅料检定所所长、研究员。
主要研究方向：药用辅料与药包材的质量控制。
尹利辉，男，抗生素室副主任、主任药师。
主要研究方向：抗生素质量控制研究。
施亚琴，女，化学药品室副主任、研究员。
主要研究方向：纳米药物质量评价方法研究。
范慧红，女，生化药品室主任、研究员。
主要研究方向：生化药品质量分析。
2019年招收药学硕士（工业药学方向）。
目录1. 亮点研究揭示纳米技术助力人类疾病研究 (2)2. ACS Nano：美科学家研发出新的抗癌技术 (12)3. Biomaterials：科学家发现纳米金棒抗癌分子表型 (15)4. Science Translational Medicine:纳米涂层能将移植物与骨结合 (17)5. Nature Communications：新技术可引导两种不同胶体自动组装 (19)7. Nano Lett.：借助纳米材料控制雄性动物避孕新法 (22)8. Scientific Reports：DNA纳米材料研究新进展 (24)9. Science：DNA纳米技术新进展 (26)10. Small ：DNA可控自组装贵金属纳米结构研究获进展 (28)11. Nanoscale：MRI造影剂材料研究获进展 (31)12. Nat Nano：科学家研发药物降低醉酒小鼠血液酒精浓度 (33)13. ACIE：稀土掺杂无序结构晶体材料光物理研究获进展 (34)14. Nano Lett.:科学家利用电子显微镜首次拍到DNA照片 (36)15. ACS Nano：一种新颖的多任务模式可调式等离子体纳米泡 (38)16. Nanomedicine：利用纳米颗粒开发出新的膀胱癌药物运送系统 (41)17. ACS Nano：自组装纳米丝加强药物运送能力 (42)18. Angew Chem：首次开发出自组装的纳米颗粒进行抗肿瘤的热化疗 (45)19. Nat Methods：利用磁性纳米颗粒同时控制上千个细胞 (46)20. Adv Mater：纳米颗粒形状在基因疗法中发挥着重要作用 (49)21. PNAS：利用硅片计算工具揭示纳米颗粒抑制胰腺癌转移机制 (51)22. ACS Nano：开发出快速检测疾病发生的DNA纳米探针技术 (53)23. Materials Today：一种保护医疗器械生物功效的纳米涂层新技术 (54)24. PNAS：纳米颗粒提高药物疗效 (56)25. Nat Med：利用纳米颗粒开发出治疗深层癌症的光动力疗法 (58)26. PNAS:研究开发出混合纳米纤维生物材料 (60)27. Sci Rep:金纳米粒子对果蝇代谢信号通路的调控作用 (63)28. JACS：一种聚合物纳米膜或可替代蛋白质水化膜 (65)29. Small：日开发出伸缩自如柔软胶囊 (66)30. Plant Cell：林金星等在拟南芥中发现脂筏蛋白介导胞吞的新途径 (68)31. PNAS：邱志刚等发现纳米材料可促进耐药基因在细菌之间转移 (70)32. ENVIRON SCI TECHNOL：纳米粒可能增加植物DNA损伤 (72)33. ACS Nano：纳米注射器递送靶向治疗脑癌的化合物 (75)34. Biomaterials：纳米泡加化疗等于靶向单个癌细胞 (76)35. Sci Transl Med：纳米微粒投药可明显改善化疗效果 (78)36. JACS ：新催化剂——更价廉、更绿色的药物 (81)37. J Am Chem Soc:金纳米粒--开启免疫系统的钥匙 (83)38. Nanoscale：纳米―森林‖可将光和水转化为氢燃料 (85)39. Nano. Lett：纳米技术或可控制蛋白性质 (87)40. Nano Lett.：德发明新方法无需标记即可检测蛋白分子 (88)（最新至2013.10）纳米技术与生物学交叉领域研究进展（中文简报）1. 亮点研究揭示纳米技术助力人类疾病研究2013-9-30 0:15:20关键词：纳米颗粒HIV 癌症药物运输电子皮肤纳米技术（Nanotechnology）也称毫微技术，是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。
纳米材料介导植物遗传转化的研究进展作者：杨得民曹婷婷吕敏陈楠来源：《上海师范大学学报·自然科学版》2024年第01期DOI：10.3969/J.ISSN.1000-5137.2024.01.016收稿日期：2023-11-01基金项目：国家自然科学基金（21974089）作者简介：杨得民（1999—），男，硕士研究生，主要从事纳米材料用于植物基因表达调控等方面的研究. E-mail：156***************** 通信作者：陈楠（1979—），女，研究员，主要从事纳米生物效应、纳米荧光探针及纳米药物等方面的研究. E-mail：**************.cn引用格式：杨得民，曹婷婷，吕敏，等. 纳米材料介导植物遗传转化的研究进展［J］. 上海师范大学学报（自然科学版中英文），2024，53（1）：120‒128.Citation format：YANG D M，CAO T T，LYU M，et al. Research progress of nanomaterials in plant genetic transformation ［J］. Journal of Shanghai Normal University （Natural Sciences），2024，53（1）：120‒128.摘要：植物遗传转化对于改善农作物的性状，培育高产、优质、多抗性的新品种，从而降低农药和肥料的使用量等至关重要. 传统的遗传转化方法存在着诸多局限性，如物种的不普适性，植物组织易被破坏，成本高、耗时长和转化效率低等. 近几年，纳米材料介导的植物遗传转化策略逐渐被研究和尝试，并显示出了不受物种限制、生物相容性良好和操作简单等一系列优势. 文章对常用的传统遗传转化方法进行了总结，重点介绍了近年来多种纳米材料在植物遗传转化中的研究和应用进展，并讨论和展望了纳米材料在植物遗传转化应用领域的挑战和发展前景.关键词：纳米材料；纳米基因载体；植物遗传转化；基因表达调控中图分类号：Q 943.2 文献标志码：A 文章编号：1000-5137（2024）01-0120-09Abstract：Plant genetic transformation is crucial for improving quality of crop straits，cultivating new varieties with high yield，improved quality，and multi-resistance，thereby reducing the use of pesticides and fertilizers. Traditional genetic transformation approaches have great limitations，including the non-universality of species，susceptibility to plant tissue destruction，high cost，long time consumption，and low transformation efficiency. In recent years，strategies for plant genetic transformation mediated by nanomaterials have been developed and attempted，and have shown a series of advantages such as no species limitation，good biocompatibility，and simple operation. This review introduces the commonly used traditional genetic transformation methods and focuses on the recent research and application progress of various nanomaterials in plant genetic transformation. Finally，the challenges and prospects in the field of plant genetic transformation are discussed.Key words：nanomaterials；nano-gene vetors；plant genetic transformation；regulation of gene expression0 引言植物遺传转化指利用物理、化学方法或借助载体，将外源遗传物质导入植物受体细胞，并整合到受体细胞的染色体中，从而调控目的基因在受体植物中的表达水平，达到改变植物性状以及培育植物新品种的目的. 植物遗传转化技术是植物基因工程的关键，传统的植物遗传转化方法主要包括农杆菌介导法、聚乙二醇（PEG）介导法、脂质体介导法、基因枪法、花粉管通道法和超声波法等.尽管植物遗传转化技术取得了许多突破，但仍远落后于动物基因工程的发展. 植物细胞的细胞壁由纤维素、半纤维素、果糖和少量结构蛋白构成［1］，参与调节细胞的形状和扩张、控制组织凝聚以及抵御微生物或病原体等生理功能［2］，细胞壁的存在使外源物质难以进入细胞内部，仅允许小粒径的生物分子通过，极大程度地阻碍了外源基因载体进入植物细胞内部发挥功能. 因此，许多现有的基因转导技术很难被应用于植物遗传转化［3］.20世纪末，随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因其尺寸小、比表面积大、生物兼容性较好等优点被广泛用作基因载体应用于生物医学领域［4］. 近年来，研究者们尝试将纳米材料应用于植物遗传转化领域，并展示出了巨大的潛力. 目前，纳米材料已经被作为核酸载体应用于烟草、棉花、水稻等植物［5］. 本文介绍了两种最常用的传统遗传转化方法以及纳米材料介导的基因传递系统的研究现状，并且讨论了不同种类纳米材料在介导植物基因传递方面的特点和优势.1 常用的植物遗传转化手段1.1 农杆菌介导法农杆菌侵染植物后，借助毒力蛋白将T-DNA插入植物细胞中. 毒力蛋白协助T-DNA从农杆菌转运至植物细胞壁和质膜，并促进T-DNA整合到植物核基因组中，从而实现遗传转化. 1977年，CHILTON等［6］首次利用农杆菌介导法实现了质粒DNA（plasmids DNA，pDNA）向植物细胞中的有效递送. 自此以后，农杆菌介导的植物遗传转化得到了迅速发展，目前已广泛应用于多种双子叶植物，如大豆［7］、棉花［8］、番茄［9］和烟草［10］等. 农杆菌介导的遗传转化依赖于化学物质诱导，如植物受伤后释放的酚类物质乙酰丁香酮和α酰羟基乙酰丁香酮［11］，能够诱导农杆菌吸附在植物伤口处，从而使农杆菌T-DNA发生转移，实现基因转化. 由于这些酚类物质通常不存在于单子叶植物，导致农杆菌介导的遗传转化应用范围受到限制，遗传转化效率很低. 1984年，HERNALSTEENS等［12］首次利用农杆菌成功实现了单子叶植物石刁柏的遗传转化，为实现农杆菌介导的单子叶植物遗传转化提供了可能性. 近年来，农杆菌介导的转化已经被成功应用于少部分农作物，如水稻［13］、小麦［14］和玉米［15］.农杆菌介导法是目前研究最为成熟、应用最为广泛的植物遗传转化方法. 其优势在于操作相对简单，重复性高且成本较低. 然而，该方法也存在一些明显的缺陷：（1）由于农杆菌的侵染特点，大多数单子叶植物都不会自然地被农杆菌所侵染；（2）单子叶植物的转化效率远低于双子叶植物；（3）由于农杆菌侵染后，外源DNA被随机整合到植物基因组中，很可能导致植物出现不理想的农艺性状.1.2 基因枪法1987年，KILEIN等［16］首次开发了biolistic技术，即基因枪技术，也称为粒子轰击技术，并首次使用该技术将携带DNA的钨颗粒轰击进入洋葱表皮细胞，成功转化了洋葱表皮细胞［17］. 随着研究人员对物理参数、环境和生物条件的优化，改进后的基因枪法能够转化不同的受体材料，包括原生质体［18］、愈伤组织［19］、花粉［20］等. 与农杆菌介导法相比，基因枪法较少受到植物种属的限制，适用范围更广，如CAIMI等［21］成功将解淀粉芽孢杆菌的SacB基因转入单子叶植物玉米，促进了具有较高经济价值的果聚糖合成，显示出了该方法在农作物育种改良中的应用潜力. 基于其受体植物物种的多样性，操作简便以及可以转化高达150 kb分子量的DNA等优点，基因枪法在植物基因工程中得到了广泛的发展. 然而基因枪法也存在局限性：一方面粒子轰击系统所使用的设备及材料（如金颗粒和基因枪等）较为昂贵，增加了遗传转化的成本；另一方面，粒子轰击容易对植物造成损伤，导致其转化效率降低，以及转化后的DNA片段容易发生断裂，进一步限制了转化的成功率.2 纳米材料介导的植物遗传转化与传统的植物遗传转化方法相比，纳米材料介导的基因递送策略具有多种优势，例如细胞毒性较低、操作简单和不受物种限制且能同时递送多种生物分子等. 此外，纳米材料还具有易于设计和改性的独特优势，例如，纳米材料可经过表面修饰后，实现针对特定植物细胞器（叶绿体［22］和线粒体［23］）的靶向递送. 目前，已有多种纳米材料被报道应用于植物体内的基因表达调控，主要包括碳基、纳米金、层状双氢氧化物（LDH）和肽载体等纳米材料.2.1 碳基纳米材料在植物中遗传转化的应用碳基纳米材料因具有出色的光学性能、良好的生物相容性、丰富的表面官能团等优点，被广泛应用于电子、传感、纳米医学等各个领域. 碳纳米管、碳点、石墨烯和氧化石墨烯等是碳基纳米材料家族的主要成员. 已有大量研究聚焦于碳基纳米材料与哺乳动物之间的相互作用，然而将其应用于植物基因递送的研究目前仍处于起步阶段，其作为植物遗传转化中的基因递送载体的效率和相关机制仍在探索中.2.1.1 碳点碳点是直径小于10 nm的零维碳纳米材料，因其优异的光学性能，良好的生物相容性而被广泛应用于生物医学、光催化等领域. 近年来，碳点在植物方面的研究主要聚焦于其对于植物生长、发育［24］、光合作用［25］和抵抗生物胁迫［26］的影响等. 碳点的小粒径和表面丰富的官能团为其负载核酸，穿过细胞壁提供了可能性，因此研究人员尝试将碳点应用于植物核酸递送中. 碳点通常因表面带羟基或羧基而呈负电荷，WANG等［27］将聚乙烯亚胺（PEI）引入碳点表面，使其带正电荷，并通过静电吸附携带pDNA，在水稻、小麦、绿豆等多种植物中实现了基因递送和功能的表达，成功诱导水稻叶片组织产生了潮霉素抗性，如图1（a）所示. SCHWARTZ等［28］使用PEI作为碳源，通过溶剂热反应合成了用于吸附siRNA（小干扰RNA，small interfering RNA）的水溶性碳点，该纳米复合物进一步与非离子型表面活性剂混合制备成制剂，使用低压喷雾方法喷洒至烟草和番茄叶片上，沉默了绿色荧光蛋白（GFP）和内源性基因镁螯合酶H亚基（Magnesium Chelatase H，CHLH，一种叶绿素合成关键酶），如图1（b）所示，成功观察到叶片白化，并通过定量聚合酶链反应证明了相关基因mRNA转录水平的降低，如图1（c）所示.尽管植物遗传转化技术取得了许多突破，但仍远落后于动物基因工程的发展. 植物细胞的细胞壁由纤维素、半纤维素、果糖和少量结构蛋白构成［1］，参与调节细胞的形状和扩张、控制组织凝聚以及抵御微生物或病原体等生理功能［2］，细胞壁的存在使外源物质难以进入细胞内部，仅允许小粒径的生物分子通过，极大程度地阻碍了外源基因载体进入植物细胞内部发挥功能. 因此，许多现有的基因转导技术很难被应用于植物遗传转化［3］.20世纪末，随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因其尺寸小、比表面积大、生物兼容性较好等优点被广泛用作基因载体应用于生物医学领域［4］. 近年来，研究者们尝试将纳米材料应用于植物遗传转化领域，并展示出了巨大的潜力. 目前，纳米材料已经被作为核酸载体应用于烟草、棉花、水稻等植物［5］. 本文介绍了两种最常用的传统遗传转化方法以及纳米材料介导的基因传递系统的研究现状，并且讨论了不同种类纳米材料在介导植物基因传递方面的特点和优势.1 常用的植物遗传转化手段1.1 农杆菌介导法农杆菌侵染植物后，借助毒力蛋白将T-DNA插入植物细胞中. 毒力蛋白协助T-DNA从农杆菌转运至植物细胞壁和质膜，并促进T-DNA整合到植物核基因组中，从而实现遗传转化. 1977年，CHILTON等［6］首次利用农杆菌介导法实现了质粒DNA（plasmids DNA，pDNA）向植物细胞中的有效递送. 自此以后，农杆菌介导的植物遗传转化得到了迅速发展，目前已广泛应用于多种双子叶植物，如大豆［7］、棉花［8］、番茄［9］和烟草［10］等. 农杆菌介导的遗传转化依赖于化学物质诱导，如植物受伤后释放的酚类物质乙酰丁香酮和α酰羟基乙酰丁香酮［11］，能够诱导农杆菌吸附在植物伤口处，从而使农杆菌T-DNA发生转移，实现基因转化. 由于这些酚类物质通常不存在于单子叶植物，导致农杆菌介导的遗传转化应用范围受到限制，遗传转化效率很低. 1984年，HERNALSTEENS等［12］首次利用农杆菌成功实现了单子叶植物石刁柏的遗传转化，为实现农杆菌介导的单子叶植物遗传转化提供了可能性. 近年来，农杆菌介导的转化已经被成功应用于少部分农作物，如水稻［13］、小麦［14］和玉米［15］.农杆菌介导法是目前研究最为成熟、应用最为广泛的植物遗传转化方法. 其优势在于操作相对简单，重复性高且成本较低. 然而，该方法也存在一些明显的缺陷：（1）由于农杆菌的侵染特点，大多数单子叶植物都不会自然地被农杆菌所侵染；（2）单子叶植物的转化效率远低于双子叶植物；（3）由于农杆菌侵染后，外源DNA被随机整合到植物基因组中，很可能导致植物出现不理想的农艺性状.1.2 基因枪法1987年，KILEIN等［16］首次开发了biolistic技术，即基因枪技术，也称为粒子轰击技术，并首次使用该技术将携带DNA的钨颗粒轰击进入洋葱表皮细胞，成功转化了洋葱表皮细胞［17］. 随着研究人员对物理参数、环境和生物条件的优化，改进后的基因枪法能够转化不同的受体材料，包括原生质体［18］、愈伤组织［19］、花粉［20］等. 与农杆菌介导法相比，基因枪法较少受到植物种属的限制，适用范围更广，如CAIMI等［21］成功将解淀粉芽孢杆菌的SacB基因转入单子叶植物玉米，促进了具有较高经济价值的果聚糖合成，显示出了该方法在农作物育种改良中的应用潜力. 基于其受体植物物种的多样性，操作简便以及可以转化高达150 kb分子量的DNA等优点，基因枪法在植物基因工程中得到了广泛的发展. 然而基因枪法也存在局限性：一方面粒子轰击系统所使用的设备及材料（如金颗粒和基因枪等）较为昂贵，增加了遗传转化的成本；另一方面，粒子轰击容易对植物造成损伤，导致其转化效率降低，以及转化后的DNA片段容易发生断裂，进一步限制了转化的成功率.2 纳米材料介导的植物遗传转化与传统的植物遗传转化方法相比，纳米材料介导的基因递送策略具有多种优势，例如细胞毒性较低、操作简单和不受物种限制且能同时递送多种生物分子等. 此外，纳米材料还具有易于设计和改性的独特优势，例如，纳米材料可经过表面修饰后，实现针对特定植物细胞器（叶绿体［22］和线粒体［23］）的靶向递送. 目前，已有多种纳米材料被报道应用于植物体内的基因表达调控，主要包括碳基、纳米金、层状双氢氧化物（LDH）和肽载体等纳米材料.2.1 碳基纳米材料在植物中遗传转化的应用碳基纳米材料因具有出色的光学性能、良好的生物相容性、丰富的表面官能团等优点，被广泛应用于电子、传感、纳米医学等各个领域. 碳纳米管、碳点、石墨烯和氧化石墨烯等是碳基纳米材料家族的主要成员. 已有大量研究聚焦于碳基纳米材料与哺乳动物之间的相互作用，然而将其应用于植物基因递送的研究目前仍处于起步阶段，其作为植物遗传转化中的基因递送载体的效率和相关机制仍在探索中.2.1.1 碳点碳点是直径小于10 nm的零维碳纳米材料，因其优异的光学性能，良好的生物相容性而被广泛应用于生物医学、光催化等领域. 近年来，碳点在植物方面的研究主要聚焦于其对于植物生长、发育［24］、光合作用［25］和抵抗生物胁迫［26］的影响等. 碳点的小粒径和表面丰富的官能团为其负载核酸，穿过细胞壁提供了可能性，因此研究人员尝试将碳点应用于植物核酸递送中. 碳点通常因表面帶羟基或羧基而呈负电荷，WANG等［27］将聚乙烯亚胺（PEI）引入碳点表面，使其带正电荷，并通过静电吸附携带pDNA，在水稻、小麦、绿豆等多种植物中实现了基因递送和功能的表达，成功诱导水稻叶片组织产生了潮霉素抗性，如图1（a）所示. SCHWARTZ等［28］使用PEI作为碳源，通过溶剂热反应合成了用于吸附siRNA（小干扰RNA，small interfering RNA）的水溶性碳点，该纳米复合物进一步与非离子型表面活性剂混合制备成制剂，使用低压喷雾方法喷洒至烟草和番茄叶片上，沉默了绿色荧光蛋白（GFP）和内源性基因镁螯合酶H亚基（Magnesium Chelatase H，CHLH，一种叶绿素合成关键酶），如图1（b）所示，成功观察到叶片白化，并通过定量聚合酶链反应证明了相关基因mRNA转录水平的降低，如图1（c）所示.尽管植物遗传转化技术取得了许多突破，但仍远落后于动物基因工程的发展. 植物细胞的细胞壁由纤维素、半纤维素、果糖和少量结构蛋白构成［1］，参与调节细胞的形状和扩张、控制组织凝聚以及抵御微生物或病原体等生理功能［2］，细胞壁的存在使外源物质难以进入细胞内部，仅允许小粒径的生物分子通过，极大程度地阻碍了外源基因载体进入植物细胞内部发挥功能. 因此，许多现有的基因转导技术很难被应用于植物遗传转化［3］.20世纪末，随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因其尺寸小、比表面积大、生物兼容性较好等优点被广泛用作基因载体应用于生物医学领域［4］. 近年来，研究者们尝试将纳米材料应用于植物遗传转化领域，并展示出了巨大的潜力. 目前，纳米材料已经被作为核酸载体应用于烟草、棉花、水稻等植物［5］. 本文介绍了两种最常用的传统遗传转化方法以及纳米材料介导的基因传递系统的研究现状，并且讨论了不同种类纳米材料在介导植物基因传递方面的特点和优势.1 常用的植物遗传转化手段1.1 农杆菌介导法农杆菌侵染植物后，借助毒力蛋白将T-DNA插入植物细胞中. 毒力蛋白协助T-DNA从农杆菌转运至植物细胞壁和质膜，并促进T-DNA整合到植物核基因组中，从而实现遗传转化. 1977年，CHILTON等［6］首次利用农杆菌介导法实现了质粒DNA（plasmids DNA，pDNA）向植物细胞中的有效递送. 自此以后，农杆菌介导的植物遗传转化得到了迅速发展，目前已广泛应用于多种双子叶植物，如大豆［7］、棉花［8］、番茄［9］和烟草［10］等. 农杆菌介导的遗传转化依赖于化学物质诱导，如植物受伤后释放的酚类物质乙酰丁香酮和α酰羟基乙酰丁香酮［11］，能够诱导农杆菌吸附在植物伤口处，从而使农杆菌T-DNA发生转移，实现基因转化. 由于这些酚类物质通常不存在于单子叶植物，导致农杆菌介导的遗传转化应用范围受到限制，遗传转化效率很低. 1984年，HERNALSTEENS等［12］首次利用农杆菌成功实现了单子叶植物石刁柏的遗传转化，为实现农杆菌介导的单子叶植物遗传转化提供了可能性. 近年来，农杆菌介导的转化已经被成功应用于少部分农作物，如水稻［13］、小麦［14］和玉米［15］.农杆菌介导法是目前研究最为成熟、应用最为广泛的植物遗传转化方法. 其优势在于操作相对简单，重复性高且成本较低. 然而，该方法也存在一些明显的缺陷：（1）由于农杆菌的侵染特点，大多数单子叶植物都不会自然地被农杆菌所侵染；（2）单子叶植物的转化效率远低于双子叶植物；（3）由于农杆菌侵染后，外源DNA被随机整合到植物基因组中，很可能导致植物出现不理想的农艺性状.1.2 基因枪法1987年，KILEIN等［16］首次开发了biolistic技术，即基因枪技术，也称为粒子轰击技术，并首次使用该技术将携带DNA的钨颗粒轰击进入洋葱表皮细胞，成功转化了洋葱表皮细胞［17］. 随着研究人员对物理参数、环境和生物条件的优化，改进后的基因枪法能够转化不同的受体材料，包括原生质体［18］、愈伤组织［19］、花粉［20］等. 与农杆菌介导法相比，基因枪法较少受到植物种属的限制，适用范围更广，如CAIMI等［21］成功将解淀粉芽孢杆菌的SacB基因转入单子叶植物玉米，促进了具有较高经济价值的果聚糖合成，显示出了该方法在农作物育种改良中的应用潜力. 基于其受体植物物种的多样性，操作简便以及可以转化高达150 kb分子量的DNA等优点，基因枪法在植物基因工程中得到了广泛的发展. 然而基因枪法也存在局限性：一方面粒子轰击系统所使用的设备及材料（如金颗粒和基因枪等）较为昂贵，增加了遗传转化的成本；另一方面，粒子轰击容易对植物造成损伤，导致其转化效率降低，以及转化后的DNA片段容易发生断裂，进一步限制了转化的成功率.2 纳米材料介导的植物遗传转化与传统的植物遗传转化方法相比，纳米材料介导的基因递送策略具有多种优势，例如细胞毒性较低、操作简单和不受物种限制且能同时递送多种生物分子等. 此外，纳米材料还具有易于设计和改性的独特优势，例如，纳米材料可经过表面修饰后，实现针对特定植物细胞器（叶绿体［22］和线粒体［23］）的靶向递送. 目前，已有多种纳米材料被报道应用于植物体内的基因表达调控，主要包括碳基、纳米金、层状双氢氧化物（LDH）和肽载体等纳米材料.2.1 碳基纳米材料在植物中遗传转化的应用碳基纳米材料因具有出色的光学性能、良好的生物相容性、丰富的表面官能团等优点，被广泛应用于电子、传感、纳米医学等各个领域. 碳纳米管、碳点、石墨烯和氧化石墨烯等是碳基纳米材料家族的主要成员. 已有大量研究聚焦于碳基纳米材料与哺乳动物之间的相互作用，然而将其应用于植物基因递送的研究目前仍处于起步阶段，其作为植物遗传转化中的基因遞送载体的效率和相关机制仍在探索中.2.1.1 碳点碳点是直径小于10 nm的零维碳纳米材料，因其优异的光学性能，良好的生物相容性而被广泛应用于生物医学、光催化等领域. 近年来，碳点在植物方面的研究主要聚焦于其对于植物生长、发育［24］、光合作用［25］和抵抗生物胁迫［26］的影响等. 碳点的小粒径和表面丰富的官能团为其负载核酸，穿过细胞壁提供了可能性，因此研究人员尝试将碳点应用于植物核酸递送中. 碳点通常因表面带羟基或羧基而呈负电荷，WANG等［27］将聚乙烯亚胺（PEI）引入碳点表面，使其带正电荷，并通过静电吸附携带pDNA，在水稻、小麦、绿豆等多种植物中实现了基因递送和功能的表达，成功诱导水稻叶片组织产生了潮霉素抗性，如图1（a）所示. SCHWARTZ等［28］使用PEI作为碳源，通过溶剂热反应合成了用于吸附siRNA（小干扰RNA，small interfering RNA）的水溶性碳点，该纳米复合物进一步与非离子型表面活性剂混合制备成制剂，使用低压喷雾方法喷洒至烟草和番茄叶片上，沉默了绿色荧光蛋白（GFP）和内源性基因镁螯合酶H亚基（Magnesium Chelatase H，CHLH，一种叶绿素合成关键酶），如图1（b）所示，成功观察到叶片白化，并通过定量聚合酶链反应证明了相关基因mRNA转录水平的降低，如图1（c）所示.尽管植物遗传转化技术取得了许多突破，但仍远落后于动物基因工程的发展. 植物细胞的细胞壁由纤维素、半纤维素、果糖和少量结构蛋白构成［1］，参与调节细胞的形状和扩张、控制组织凝聚以及抵御微生物或病原体等生理功能［2］，细胞壁的存在使外源物质难以进入细胞内部，仅允许小粒径的生物分子通过，极大程度地阻碍了外源基因载体进入植物细胞内部发挥功能. 因此，许多现有的基因转导技术很难被应用于植物遗传转化［3］.20世纪末，随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因其尺寸小、比表面积大、生物兼容性较好等优点被广泛用作基因载体应用于生物医学领域［4］. 近年来，研究者们尝试将纳米材料应用于植物遗传转化领域，并展示出了巨大的潜力. 目前，纳米材料已经被作为核酸载体应用于烟草、棉花、水稻等植物［5］. 本文介绍了两种最常用的传统遗传转化方法以及纳米材料介导的基因传递系统的研究现状，并且讨论了不同种类纳米材料在介导植物基因传递方面的特点和优势.1 常用的植物遗传转化手段1.1 農杆菌介导法农杆菌侵染植物后，借助毒力蛋白将T-DNA插入植物细胞中. 毒力蛋白协助T-DNA从农杆菌转运至植物细胞壁和质膜，并促进T-DNA整合到植物核基因组中，从而实现遗传转化. 1977年，CHILTON等［6］首次利用农杆菌介导法实现了质粒DNA（plasmids DNA，。
纳米药物的靶向传递和药效调控策略随着科学技术的不断发展，纳米技术在药物领域的应用日益广泛，纳米药物作为一种新型的药物传递系统，具有较好的靶向传递和药效调控性能，为治疗疾病提供了新的方向和可能性。
本文将围绕纳米药物的靶向传递和药效调控策略展开讨论。
首先，纳米药物的靶向传递是指通过纳米粒子的特异性靶向性，将药物送达到目标细胞或组织，从而提高药物的治疗效果。
靶向传递的策略主要包括主动靶向和被动靶向。
主动靶向是通过特异结合靶向分子，如抗体、肽、寡核苷酸等，使纳米粒子选择性地与靶细胞结合，实现药物的精准传递。
被动靶向则是利用肿瘤组织的特性，如增强穿透和滞留效应，将纳米粒子选择性地积累在肿瘤组织中。
这些靶向策略都可以提高药物的局部浓度，减少药物在体内的分布和代谢过程，从而增强药物的治疗效果。
其次，药效调控是指通过设计和调整纳米粒子的物理、化学和结构特性，实现药物的控制释放和效果调节。
药效调控可以根据药物在不同环境下的释放速率、释放时间和药物分子与靶细胞的相互作用等来实现。
常见的药效调控策略包括pH响应、温度响应、光响应和酶响应等。
例如，pH响应纳米药物根据溶液或细胞内不同的pH值，通过改变纳米粒子的结构和药物与载体的相互作用方式，实现药物的控制释放。
这样的药效调控策略可以增加药物在特定环境下的稳定性，并实现药物在目标组织中的持续释放。
此外，纳米药物的靶向传递和药效调控策略还可以结合纳米材料的特殊性质来实现更好的治疗效果。
例如，通过改变纳米材料的形状和大小，可以调节纳米粒子在生物体内的分布、渗透性和靶细胞的摄取能力。
纳米材料还可以通过控制表面修饰，如聚乙二醇（PEG）包覆、靶向分子修饰等，提高纳米粒子的稳定性、生物相容性和靶向性。
此外，纳米药物还可以与其他治疗手段相结合，如放射治疗、免疫治疗等，实现联合治疗的效果。
最后，尽管纳米药物的靶向传递和药效调控策略在药物研发领域具有巨大潜力，但仍然存在一些挑战和问题。
