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    南京林業大學黃超伯教授和哈佛醫學院Y. Shrike Zhang教授團隊《Small》: 一種新型顏色可調控編碼微球的制備
    2020-05-13  來源:高分子科技

      近年來,隨著科學技術和貿易全球化的快速發展,各種假冒偽劣藥品層出不窮,越來越先進的模仿技術常常使得消費者難辨真假,這不僅嚴重擾亂了藥品正常的生產經營秩序,更嚴重威脅了消費者的生命健康安全。目前,基于各種新技術的微型條形碼已經在信息存儲、生物檢測和藥物防偽等領域中得到了廣泛關注。值得注意的是,大多數條形碼或防偽方法都會不可避免地使用化學光引發劑、交聯劑、表面活性劑或美國食品和藥物管理局(FDA)未經批準的聚合物,使得它們無法應用于藥品和食品行業。因此,新型制備策略的提出以及在相關領域的應用仍然是一項挑戰。


      受傳統二維碼的啟發,該工作創新性地提出了一種基于氣體輔助、顏色可調控編碼微球的制備方法,可制備多達10面的編碼微球(圖1)。該方法通過微流控技術和微加工手段,在微球的制備過程中可以精確地控制多面異向微球每個腔室的組成。基于這一性質,研究者首先利用含有兩種不同熒光納米粒子的預凝膠溶液來建立編碼微球的概念,證明了制備編碼微球的可行性(圖2)。


    圖1 編碼微球概念的示意圖


    圖2 10面異向微球編碼概念的提出


      如圖3所示,研究人員采用3種不同熒光納米粒子的預凝膠溶液來程序化地調整10面微球每個腔室的顏色(通過三基色紅、綠、藍可構建出肉眼可識別的7種熒光編碼基色)。同時,引入Fe3O4納米粒子作為條形碼的讀取起點,對微球每個腔室進行顏色編碼,從而構成了具有超強編碼能力的微球。磁性納米顆粒的引入不僅鎖定了微球條形碼讀取的方向、方便編碼信息的獲取,而且進一步提高了信息的安全性。更重要的是,該研究通過使用FDA批準的、具有良好生物相容性的生物基材料構建出多顏色微球,進一步增加了微球條形碼在食品藥品行業中應用的可行性(圖4)。


    圖3 基于三原色構建具有磁響應性10面編碼微球(標尺均為400 μm)


    圖4 新型編碼微球在藥物防偽領域的潛在應用


      綜上所述,研究團隊提出了制備藥物編碼防偽體系的新思路,開發了一種可編碼、磁性可控的藥品編碼防偽技術,便于編碼和信息讀取,建立了簡便、高效、可靠、安全,應用前景廣闊的生物基編碼微球防偽體系;由于采用了生物基材料,編碼微球具有高度的生物相容性,可直接加入液體藥物中,具有分離和讀取方便等諸多優勢。這些優異的性能表明,新型編碼微球作為一種簡便、通用的微標記物,在食品和藥品行業的防偽領域具有廣泛的應用前景。


      相關成果發表在國際權威期刊Small(IF=10.85)上。論文的第一作者為南京林業大學和哈佛大學醫學院聯合培養博士生唐國勝,共同第一作者南京林業大學本科生陳龍,其它作者為哈佛大學醫學院王子萱、南京林業大學高淑婷曲清莉、比利時根特大學熊燃華博士Stefaan C. De Smedt教授Kevin Braeckmans教授,通訊作者為哈佛大學醫學院Y. Shrike Zhang教授和南京林業大學化學工程學院黃超伯教授。南京林業大學部分研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、一流學科、江蘇高校優勢學科和南京林業大學優秀博士學位論文創新基金等項目的資助。


      論文鏈接: https://doi.org/10.1002/smll.201907586

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