许志平教授的研究主要集中于纳米材料、纳米技术、生物医学和癌症的预防和治疗以及生物农业技术。许志平教授是黏土纳米材料可控合成的先驱者之一,并在黏土纳米材料作为抗癌药物、基因和蛋白疫苗的载体和输送工具等生物医学应用方面做了大量杰出的研究工作,可以为动植物和人类的健康提供一些有效的手段。此外,他的课题组还开发出一些分子探针和纳米探针,用于疾病和特异细胞的影像检测和诊断。 他的主要成果包括以下几个方面:
1. 制备黏土纳米颗粒大小可控的均相悬浮液
我们研究组开发出一种实用可靠的方法,可以制备20-2000纳米的水滑石纳米颗粒。该方法已经申请了专利保护,已经被广泛用于水滑石纳米颗粒以及负载药物的水滑石纳米颗粒的可控合成。
2. 阐明水滑石纳米颗粒与细胞的相互作用
我们的研究发现镁铝基的水滑石能被动物细胞快速吞噬,主要得益于水滑石的弱碱性。 所以作为生物相容性极好的载体,水滑石纳米颗粒能有效地把药物、基因和蛋白投送到细胞里面。
3. 发现水滑石纳米颗粒在癌症的各种治疗、预防和症断方面,可以作为非常有用的药物载体,肿瘤微环境的调节剂和显影剂
水滑石纳米颗粒已经广泛用作化学疗法的小分子药物载体,基因疗法的基因载体,免疫疗法的蛋白多肽载体,肿瘤微环境的正向调节剂,核磁共振造影剂,光热治疗和超声治疗的增强剂。
4. 首创用水滑石通过叶面投送dsRNA保护植物不受病虫侵害
我们首创使用黏土纳米颗粒由叶面投送dsRNA到植物体内,保护植物30天内不受病毒侵害,比dsRNA本身的保护延长4-6倍。这样可以将与RNAi相关的技术转化为高效保护植物的商业产品。
5. 研发分子型和纳米型探针用于检测动物细胞内的氧化还原分子
我们课题组研发了多种基于金属配合物的响应型的分子、纳米探针,用于高灵敏特异性地检测细胞内的活性氧组分(ROS, 如NO, HClO, H2O2, 1O2 or ·OH) 或抗氧化剂(如GSH和半胱氨酸)。
Interview
Q: 您的研究团队对纳米材料的研究预期会产生什么样的影响?您对纳米材料在生物医学和农业中的未来有何展望?
A: 1. 纳米颗粒与动植物细胞作用的基础性研究,丰富在这方面的理解和知识;
2. 同时展开比较有应用前景的研究,尽量能够产生一定的社会和经济价值。
我个人觉得纳米材料在生物医学和农业生物技术的应用方面,大有可为!首先,纳米材料必须是生物相容性非常好的材料,如生物体内的一些材料,脂质体,蛋白,糖类;还有一些自然界的材料,如黏土纳米材料等;在植物保护和动物健康保护这两个方面,纳米材料应该能够与近期的生物技术结合,得到大量的应用;在医学这一方面,近20种脂质体纳米颗粒已经在癌症治疗和近期的新冠病毒疫苗上得到广泛应用;其它如Fe3O4纳米颗粒在MRI显影也有很多应用,Au纳米颗粒也有一些应用。我个人看好黏土纳米材料在动植物保护和人类医学这两方面的应用。
Q: 近年来,粘土纳米材料领域有什么突破性的进展?这些进展对健康科学的发展起到了什么作用?
A: 算不上突破性的进展,但有几方面的重要进展:
1. 研发出多功能的黏土纳米颗粒;如光学电学性能很好的黏土纳米材料(光电催化,电池材料);再如光热性能和抗菌性能优异的黏土纳米材料;
2. 潜在应用的范围越来越多:植物动物的健康保护,生态环境的保护,和我们自身疾病的治疗,越来越依赖性能卓越的纳米材料。作为广泛研发的一类黏土纳米材料,水滑石材料在这些应用中有独特的优势:制备可控,制备价格低廉,组成可调,性能可控,生物相容性好;
3. 我们现在的ARC Industry Transformation Research Hub – Sustainable Crop Protection就是将黏土纳米材料用于提升农业生物技术的一个很好的例子。
Q: 作为一名科学家,最激动人心的时刻是什么?
A: 1. 一个假设得到验证;2. 一项研究成果得到应用。
Q: 您觉得对您的职业影响最大的人是谁?是什么力量一直激励着您?
A: 对我的职业生涯影响比较大的有3、4位吧,包括博士生导师和博士后导师。影响最大的人应该是昆大的Max Lu教授;2003年来昆大以后十多年一直在他的指导和关心下做研究工作。在研究态度、研究方法、合作研究以及为人处世等诸多方面,从逯高清教授受益良多。
随着研究的深入和扩展,本身知识的有限就越来越明显。这一直推动着我、激励着我要继续不停进行深入的学习和研究。
Q: 您对于Exploration期刊进一步推动相关领域的发展有何期待?
A: 1. 目标要能吸引高水平的学者,从期刊发表的文章中吸取灵感!
2. 一方面以短小精悍的文章快速报道最新的发现,另一方面发表有深度和有影响的文章。
Q: 您觉得您对什么类型的文章会很有兴趣?
A: 有研究深度的文章,可以启发读者思路的文章;揭示某个方面重要的现象和结果,或提供某个方面独到的见解和解释,理解;如果是人云亦云的文章,我个人最多看看结果好不好,不会对太多内容感兴趣。
Q: 科学工作之余,您如何平衡工作和生活?您最大的爱好是什么?
A: 我是一个基督徒,所以周末或少数周间晚上会有周日崇拜、圣经学习小组和家庭学习小组等等。这些活动不光帮助我更深理解周围的人和世界,更深了解生活和生命的意义,过喜乐盼望的家庭生活、教会生活和社区生活,更多培养我积极的生活态度和坚固我对永恒的信心和盼望。另外,周末会陪太太,带着狗,一起爬爬山,锻炼锻炼,放松放松心情!目前最大的爱好就是读一些感兴趣的书,圣经方面的,心理学方面的,历史方面的、文学方面的和科普方面的。
Q: 什么时刻您最享受工作中的乐趣?在科研经历中有哪些趣事可以和我们分享?
A: A. 一个博士生顺利完成学业,拿到学位了;
B. 一个比预计还好的数据不断重复出来了;
C. 一篇好的文章在好的杂志上发表出来了;
D. 一个盼望已久的项目基金拿到了。
一些趣事发生在投稿的时候。一篇自己觉得很好的文章投稿后,常常收到的评语大相径庭,于是被编辑简单拒绝了。有好几篇觉得实在不错的文章,不甘心就这样被拒绝。于是沉思几天,将文章的核心发现浓缩在两到三点的陈述中,并动之以情,望编辑再给机会重审。坚持,再坚持,多数终于被接收!所以这里鼓励青年朋友,真正好的文章必要时要坚持,陈述时要清楚突出研究的创新点,据理力争并反驳错误的评语!
Q: 您认为什么是科学工作者最重要的品质?您对从事科学研究的青年学生有什么建议?
A: 诚实和严谨!
建议:1. 多学多问:活到老学到老,好学不耻下问;
2. 多思考多钻研:学而不思则罔,行成于思毁于随;
3. 多写多总结:培养写作能力和综合分析能力;
4. 多方面设计实验:从多个因素考虑,设计合理、可重复的实验。
许志平教授的代表性著作:
1. Heat/pH-boosted release of 5-fluorouracil and albumin-bound paclitaxel from Cu-doped layered double hydroxide nanomedicine for synergistical chemo-photo-therapy of breast cancer
Journal of Controlled Release, 2021, 335, 49. [Full Text]
该文借助黏土纳米材料的负载能力和光热转换能力,成功负载FDA批准的两种抗癌药物并联合近红外的光热治疗,在极低剂量下有效协同抑制乳腺肿瘤的生长,并激起有效的抗癌免疫能力。
2. Nanovaccine’s rapid induction of anti-tumor immunity significantly improves malignant cancer immunotherapy
Nano Today, 2020, 35, 100923. [Full Text]
该文首次提出联合静脉免疫和皮下免疫的肿瘤疫苗接种新策略,通过黏土纳米颗粒制备的抗癌疫苗,成功实现强烈的抗肿瘤免疫应答的快速诱导与维持,有效抑制肿瘤生长。
3. Creating Structural Defects of Drug-Free Copper-Containing Layered Double Hydroxide Nanoparticles to Synergize Photothermal/Photodynamic/Chemodynamic Cancer Therapy
Small Structures, 2021, 2, 2000112. [Full Text]
通过对铜掺杂水滑石纳米颗粒人工构造大量表面缺陷(d-Cu-LDH)来提高其光热转化效率,并在层间负载低剂量光敏剂ICG(d-Cu-LDH/ICG)在低强度808 nm激光照射下来实现集光热、光动力以及化学动力于一体的有效协同肿瘤治疗。
4. Clay nanosheets for topical delivery of RNAi for sustained protection against plant viruses
Nature Plants, 2017, 3, 16207. [Full Text]
首创使用黏土纳米颗粒由叶面投送dsRNA到植物体内,保护植物30天内不受病毒侵害,比dsRNA本身的保护延长4-6倍。这样可以将RNAi的相关技术转化为高效保护植物的商业产品。
5. Manganese-Based Layered Double Hydroxide Nanoparticles as a T1-MRI Contrast Agent with Ultrasensitive pH Response and High Relaxivity
Advanced Materials, 2017, 29, 1700373. [Full Text]
该文合成锰掺杂水滑石纳米颗粒对肿瘤微环境(微酸环境, pH 6.5-7.0)呈现超高响应,可作为高灵敏核磁共振肿瘤成像造影剂,显著提高纳米颗粒MRI造影剂的造影能力。该造影剂的高安全性高灵敏性使其可应用于肿瘤的早期诊断。
6. Clay Nanoparticles Elicit Long-Term Immune Responses by Forming Biodegradable Depots for Sustained Antigen Stimulation
Small, 2018, 14, 1704465. [Full Text]
该文揭示黏土纳米颗粒作为高效持久免疫佐剂的作用机理。皮下注射后,黏土纳米颗粒-抗原蛋白团聚体在组织中形成有松散结构的聚集体(约2-5毫米),并在原位充当长达35天的抗原仓库。这样有松散结构的聚集体积极地引入免疫细胞并持续刺激免疫细胞的反应达一个月之久,在某种程度上促进记忆T细胞的增殖。