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新机制将纳米药“快递”到每个肿瘤细胞

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让药物迅速“转移”并积极渗透

新机制将“纳米医学”传递给每个肿瘤细胞

第二站

抗肿瘤纳米医学,如到达肿瘤的“包装”,将药物特异性地输送到病变部位。然而,目前广泛使用的纳米医学仅将药物递送至肿瘤而不是递送至每个肿瘤细胞,因此未能显着改善原始药物的功效。

这就像将包裹发送到单元通信室,但它不会传递给用户。

最近,浙江大学化学工程与生物工程学院的沉有庆教授和加州大学洛杉矶分校的顾瑜教授团队提出了一种新的纳米药物在肿瘤组织中的渗透机制,用各种动物模型验证了这种方法。可以显着提高抗肿瘤作用。相关结果最近发表在《自然纳米技术》中。

绕过“丛林”,在肿瘤细胞内传播

“用于治疗癌症的纳米药物是通过将小分子抗肿瘤药物加载到纳米级载体中而获得的。”沉有庆介绍,它的直径在10到100纳米之间,是小分子药物的几十倍。获得名副其实的“大象级药物”。

据了解,与小分子药物相比,纳米医学的优势在于它可以在注入血液后逃离肾脏过滤,并在血液中停留更长时间,从而可以在肿瘤中积聚更多。由于其“巨大”的数量,它自身的传播能力很弱。

“肿瘤内部缺乏毛细血管网络,细胞外基质非常密集,细胞密度非常高。”沉有庆说,纳米医学在肿瘤组织中的传播就像原始丛林中的大象。难以向前发展,即使纳米医学可以在肿瘤中累积,也不能将药物直接递送到每个细胞。

针对这一问题,国内外学者通过降低肿瘤组织的密度和减小纳米医学的规模,降低了纳米医学在肿瘤中的抗穿透性。然而,它仍然无法解决纳米医学的大尺寸和自身运动的弱扩散问题。由自扩散引起的肿瘤被动穿透性差的问题。

是否有可能利用肿瘤中的高端细胞密度使纳米医学直接通过肿瘤细胞,绕过肿瘤细胞外基质的“紧密藤蔓”屏障?为此,研究小组利用正负电荷吸引原理设计了一种肿瘤细胞主动传递药物的方法。

“肿瘤细胞的表面带负电。只要使纳米药物带正电荷,就可以很容易地吸附到细胞表面,并且'内消旋'。”沉有庆说,该团队已经进行了实验设计,允许肿瘤细胞吞噬纳米药物,然后另一侧吐出一部分,使纳米药物从肿瘤毛细血管转移。

在吞吐量之间,药物实现有效渗透

“细胞只有在足够食用后才会排出。”据沉有庆介绍,纳米医学最初在血液中表现为电中性或电负性,需要在肿瘤血管或肿瘤细胞附近快速存在。带正电荷使细胞吞噬足够量的纳米医学。

如何在特定环境中快速“转移”药物已成为这种“接力赛”的关键。

“γ-谷氨酰转肽酶在肿瘤血管的内皮细胞和血管附近高度表达,已经成为我们将血液药物转化为正电的工具。”沉有庆说,该团队正在针对肿瘤。细胞附近的高表达,其响应性聚合物的设计和合成,可使药物在正电电后立即到达肿瘤,然后完成跨细胞运输。

在细胞吞下纳米医学之后,他们怎么能让他们“慷慨地”吐出来?沉有庆说,这种“外部联系”是细胞本身的功能。小区中的高尔基体就像一个快递中转站。传递给高尔基体的材料将被包装并送出。该团队控制着纳米医学结构,使其被吞下并进入高尔基体而不是其他细胞器。

在这项研究中,研究团队还使用各种动物模型检查了新结构的纳米医学。结果表明,注入尾静脉的纳米药物可以治疗体积为100立方毫米的小肿瘤,同时允许500立方毫米的大肿瘤。它迅速缩小并变小。停药半个月后,没有明显的反弹。肿瘤抑制率高达98%。被称为癌症之王的“胰腺癌”也对肿瘤生长具有显着的抑制作用。

沉有庆说,这种被动渗透作为一种主动策略克服了纳米医学低扩散能力的自然缺陷,有望解决纳米药物在肿瘤组织中渗透的问题,并为下一阶段的纳米医学设计。开辟新思路。

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