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Nat Mat:银纳米粒子或可用于攻击肿瘤细胞

2014/06/12 来源:凤凰科技
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导读
近日,美国加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们设计了一种具有一对独特且重要特性的纳米粒子。这种球形粒子的组成成分是银,它被包裹在一个涂满缩氨酸的壳内部,后者使得它能够攻击肿瘤细胞。此外,这个壳是蚀刻的,因此那些没有攻击到目标的纳米粒子会自行分解和消除。


两个单独的银纳米粒子(红色和绿色)选中前列腺癌细胞为目标

北京时间6月10日消息,科学日报报道,近日美国加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们设计了一种具有一对独特且重要特性的纳米粒子。这种球形粒子的组成成分是银,它被包裹在一个涂满缩氨酸的壳内部,后者使得它能够攻击肿瘤细胞。此外,这个壳是蚀刻的,因此那些没有攻击到目标的纳米粒子会自行分解和消除。这项研究被发表在期刊《自然材料》(Nature Materials)上。

纳米粒子的核心利用了一种名为电浆子光学(plasmonics)的现象。在电浆子光学里,纳米结构的金属,例如金和银,在被光线照射时会发生共振,且集中在靠近表面的地磁场。通过这种方式,荧光染料被增强,看起来比自然状态——也即没有金属存在时——要明亮10倍。但当核心被蚀刻时,这种增强效果会消失,粒子也就变得暗淡。

加州大学圣塔芭芭拉分校鲁奥斯拉蒂研究实验室发明了一种简单的蚀刻技术,利用了生物相容的化学制品快速分解和移除活体细胞外部的银纳米粒子。这种方法只会留下完整的纳米粒子用于成像或者量化,从而揭示了那些细胞被定位攻击目标,以及每一个细胞被内在化了多少。

“这种分解是创造针对特定刺激物做出反应的药物的一个有趣概念。” 分子,细胞和发育生物学学院(MCDB)鲁奥斯拉蒂实验室的博士后研究员、斯坦福-桑福德伯纳姆医学研究所的盖里·博朗(Gary Braun)这样说道。“通过分解过剩的纳米粒子并通过肾进行清理,它能最小化偏离目标的毒性。”

这种移除无法渗透目标细胞的纳米粒子的方法非常独特。“通过关注那些真正进入细胞的纳米粒子,我们能够理解哪些细胞是目标,并从更细节的角度研究组织传输通道。”博朗说道。

有些药物能够独自穿透细胞膜,但很多药物,尤其是RNA和DNA基因药物,是带电的分子,它们会被细胞膜所阻隔。这些药物必须通过内吞作用进入细胞,在这个过程中细胞会吞没并吸收分子。“一般需要纳米粒子作为载体来保护药物并护送它进入细胞,”博朗说道。“而这正是我们所要测量的:通过内吞作用载体的内在化。”

由于纳米粒子有一个核心壳结构,研究人员可以实现不同的表面涂层并对比各自肿瘤目标选择和内在化的效率。通过使用不同的目标受体转换表面药剂从而实现不同疾病的目标选择——或者细菌的目标生物体。根据博朗表示,这一方法应该能够发展一种药物传输极大化的方法。

“这些新的纳米粒子拥有某些了不起的特性,在朝肿瘤传输目标药物相关的研究中它已经证明是一种非常有用的工具。” 加州大学圣塔芭芭拉分校纳米医学中心和MCDB学院特聘教授埃尔基·鲁奥斯拉蒂(Erkki Ruoslahti)这样说道。“它们在治疗感染方面也有潜在的应用。由可抵抗所有抗生素的细菌导致的危险感染越来越常见,现在急需解决这类问题的新方法。银常被用作抗细菌药剂,而我们的目标技术或可能将利用银纳米粒子治疗体内任何地方的感染变为现实。”
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