用来将药品靶向递送至癌细胞的微胶囊,微型药物胶囊正确靶向癌细胞

作者:澳门新葡亰登录入口    发布时间:2020-01-20 00:50    浏览:123 次

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作者:徐徐 来源: 中国科学报 发布时间:2019/7/26 8:29:05 选择字号:小 中 大 微型药物胶囊准确靶向癌细胞

可自我推进的微小胶囊蜕去外壳,并将药物直接运送至肿瘤细胞。这些微型机器人的作用在老鼠肠道中得到了证实。或许有一天,它们会成为癌症的靶向治疗手段,到达体内一些难以触及的部位。相关成果日前发表于《科学—机器人学》。

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气体从洞中逸出,为胶囊移动提供动力。 图片来源:Wu, et al.

“当胶囊到达肿瘤时,我们可以激活它、让胶囊破裂并且释放微型马达,它们就会在肿瘤区域移动。这一举动对药物输送非常重要。” 美国加州理工学院的 Wei Gao 表示。

彼得大帝彼得堡理工大学(SPbPU)的科学家团队及其同事开发了一种靶向药物向癌细胞输送的方法。该发现是基于使用由聚合化合物制成的间充质干细胞和微胶囊。研究结果发表在《生物材料科学》杂志上。将来,这一发现可能会确保更精确地治疗肿瘤,而不会损害健康组织。

本报讯 可自我推进的微小胶囊蜕去外壳,并将药物直接运送至肿瘤细胞。这些微型机器人的作用在老鼠肠道中得到了证实。或许有一天,它们会成为癌症的靶向治疗手段,到达体内一些难以触及的部位。相关成果日前发表于《科学机器人学》。

他和团队成员创造了多层微型马达。首先是直径约 20 微米的镁颗粒。镁被一层金包裹,然后被一层含有抗癌药物的水凝胶裹住。最后,这些微型马达中的几个被包含在明胶胶囊中。

不同类型的组织(包括脂肪,肌肉,软骨和骨骼)起源于间充质干细胞(MSC)。而且,这些细胞可以迁移到肿瘤并与其发生反应。原因是趋化因子-肿瘤活跃释放的蛋白质样物质。趋化因子吸引在其表面具有特定受体的细胞,并且此类细胞的迁移与趋化因子浓度的增长一致。MSC表面的CXCR4受体与SDF-1趋化因子发生反应,并使细胞移近肿瘤。

当胶囊到达肿瘤时,我们可以激活它、让胶囊破裂并且释放微型马达,它们就会在肿瘤区域移动。这一举动对药物输送非常重要。美国加州理工学院的Wei Gao表示。

该团队将胶囊喂给肠道内长有黑色素瘤细胞的老鼠。之所以使用黑色素瘤,是因为这些细胞能很好地吸收近红外光,因此研究人员可以更好地利用光声计算机断层成像技术跟踪胶囊的效果。这种技术可将近红外光送入组织。在组织中,近红外光被转化为声音,并返回超声波图像。

基于活细胞的药物递送系统的开发是生物医学领域的一个亟待解决的问题。这种策略提供了能够与肿瘤反应的细胞培养物的使用。MSC被认为是潜在药物递送平台中最有希望的一种,因为它们相对容易在实验室中获得和生长。该方法的共同开发者,RASA-SPbPU中心微囊化和生物活性化合物可控传递实验室的同事Timofey Karpov解释说。

他和团队成员创造了多层微型马达。首先是直径约20微米的镁颗粒。镁被一层金包裹,然后被一层含有抗癌药物的水凝胶裹住。最后,这些微型马达中的几个被包含在明胶胶囊中。

Gao 和同事在胶囊进入小鼠肠道并接近癌细胞时对其进行了追踪。一旦到达目标地点,他们将一束强烈的红外光照射在胶囊上。胶囊会加热金子,并释放药物。

新技术使人们能够包装不同的生物活性物质,包括抗癌药。研究小组选择长春新碱作为样本药物,因为它会影响不同类型的生长,并积极用于化学疗法中。将长春新碱放入由聚合化合物和金纳米棒制成的特殊微胶囊中。通过吞噬作用,胶囊进入MSC,然后用红外光处理细胞,该光能深入组织,而不会损坏组织。结果,胶囊中的金颗粒吸收了大量能量并被加热。热量破坏了聚合物结构,药物释放到了MSC中。长春新碱的一部分保留在内部,但另一部分进入细胞间隙并影响了肿瘤。

该团队将胶囊喂给肠道内长有黑色素瘤细胞的老鼠。之所以使用黑色素瘤,是因为这些细胞能很好地吸收近红外光,因此研究人员可以更好地利用光声计算机断层成像技术跟踪胶囊的效果。这种技术可将近红外光送入组织。在组织中,近红外光被转化为声音,并返回超声波图像。

热量还释放了镁,而镁通过与肠液的化学反应,产生了氢气泡。这种气体从外壳上留下的 2 纳米的孔中释放,为肠道周围的胶囊提供动力,就像微小的气球在飞行时释放出空气一样。

用于合成亚微米和微米级聚合物胶囊的新技术提供了不同生物活性物质的包装。在此基础上,可以开发用于输送多种抗肿瘤物质的平台,并为不同领域提供药物红外光已被广泛使用了很长一段时间,并且只要正确设置辐照参数,对人体几乎是无害的, Timofey Karpov说。

Gao和同事在胶囊进入小鼠肠道并接近癌细胞时对其进行了追踪。一旦到达目标地点,他们将一束强烈的红外光照射在胶囊上。胶囊会加热金子,并释放药物。

研究人员表示,药物在胃肠道的输送是很棘手的问题,因为一切都在运动,所以药物在提供治疗之前就会被冲走。“我们需要长期释放。微型马达在肿瘤周围运动,因此它们可穿透肿瘤组织,在很长一段时间内缓慢释放药物。”Gao 介绍说。

有针对性的药物递送可以通过最大限度地减少对健康细胞的负面影响来帮助降低化学疗法的毒性作用。

热量还释放了镁,而镁通过与肠液的化学反应,产生了氢气泡。这种气体从外壳上留下的2纳米的孔中释放,为肠道周围的胶囊提供动力,就像微小的气球在飞行时释放出空气一样。

相关论文信息:

研究人员表示,药物在胃肠道的输送是很棘手的问题,因为一切都在运动,所以药物在提供治疗之前就会被冲走。我们需要长期释放。微型马达在肿瘤周围运动,因此它们可穿透肿瘤组织,在很长一段时间内缓慢释放药物。Gao介绍说。

相关论文信息:

《中国科学报》 (2019-07-26 第2版 国际)

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