Nature子刊:顾臻团队发布抗癌新技术——纳米终结者!
2015/12/08
12月2日,发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究中,北卡罗莱纳州立大学和北卡罗莱纳大学教堂山分校的科学家们开发出一种新型的药物呈递技术,使用可降解的液态金属靶向癌细胞;这一称为“纳米终结者”的技术有望提高药物的抗癌效果。


12月2日,发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究中,北卡罗莱纳州立大学和北卡罗莱纳大学教堂山分校的科学家们开发出一种新型的药物呈递技术,使用可降解的液态金属靶向癌细胞;这一称为“纳米终结者”的技术有望提高药物的抗癌效果。

北卡大学教堂山分校的顾臻教授是该研究的通讯作者,长期致力于智能递药体系的创新研发。今年8月,顾臻教授入选了MIT Technology Review杂志评选出的“35 Innovators Under 35”;35位入选者均是学术界或工业界35岁以下的科技创新精英,通过他们在生物医药、纳米技术等前沿领域的研究和应用成果引领着科技发展的潮流。

顾臻教授说:“这一药物呈递技术能够帮助医生‘定位’肿瘤;且技术相关材料具有可批量生产、完全生物降解及毒性低等特点。该技术最主要的优势之一是这些液态金属药物载体非常容易制作。”


“纳米终结者”如何制成?

为制作“纳米终结者”,研究人员将大块的液态金属(镓铟合金)放入到含有2种类型聚合配体(polymeric ligands)的溶液中;随后,对混合后的溶液进行超声,让液态金属变成直径约为100纳米的液滴(nanoscale droplets,简写nanodroplets),溶液中的配体(ligands)附着在nanodroplets的表面。与此同时,nanodroplets的表面还形成了“氧化皮肤”(oxidized skin),与配体联合预防nanodroplets再融合到一起。

“纳米终结者”如何发挥作用?

接下来,将抗癌药doxorubicin(Dox)加入到溶液中,nanodroplets表面的其中一个配体会与Dox结合。然而,将这些负载了药物的nanodroplets从溶液中分离出来,用于疾病治疗。

进入血液后,nanodroplets表面的另一个配体有效地找到癌细胞,使癌细胞表面的受体“抓住”nanodroplets,进而使nanodroplets进入细胞内。随后,癌细胞内更高水平的酸度环境会溶解nanodroplets的“氧化皮肤”,这一过程会释放配体,从而释放Dox进入细胞内。

失去了氧化皮肤和配体后,nanodroplets重新融合到一起,形成更大的金属液滴,从而很容易被诊断技术检测到,帮助医生找到肿瘤的位置。同时,液态金属与癌细胞中的酸性环境继续相互作用,溶解后释放镓离子。有趣的是,这些镓离子能够增强抗癌药物的性能,包括有效性和耐药性。此外,这一过程逐步降解了金属,降低了长期毒性。


动物试验结果如何?

研究人员已经在小鼠模型中测试了“纳米终结者”技术;结果表明,通过该技术呈递Dox抑制卵巢癌肿瘤生长的效果明显优于单独使用Dox。重要的是,跟踪研究90天发现,没有与液态金属相关的毒性迹象发生。

前景如何?

论文的第一作者、顾臻教授实验室的陆悦说:“基于体外试验的结果,我们相信液态金属能够在几天内完全降解为身体能够吸收或过滤的形式,没有明显的毒性作用。”

顾臻表示:“这是一项概念验证研究,但是结果非常令人鼓舞。就像虚构的终结者(Terminator)一样,这一载体是可变化的:将大块的材料打碎,融合进癌症细胞,最终被降解和清楚。我们希望进行更大型的动物试验,向临床试验进一步迈进。”


顾臻教授近期其它研究成果

为抗肿瘤药巧穿“新装”——血小板膜

9月29日,发表在材料科学顶级期刊《Advanced Materials》上的一项研究中,科学家们首次开发出一种技术,把抗癌药物表面涂覆上来自于患者自身的血小板膜,从而使药物在体内持续的时间更长,可同时攻击原发肿瘤细胞和循环肿瘤细胞。这项工作已经在动物模型中成功地进行了测试。

顾臻教授是该研究的通讯作者,他指出:“使用血小板膜来伪装抗肿瘤药物,有两个关键的优势。首先,癌细胞的表面具有粘附血小板的亲和力,使它们彼此粘在一起。其次,由于血小板来源于患者自身的身体,药物载体不再被认定为异物,所以在血液中持续的时间更长。”[文献]

开发CRISPR-Cas9新型载体——纳米线团

8月27日,发表在《Angewandte Chemie》杂志上的一项研究中,科学家们第一次构建并利用一种由DNA组成的纳米载体,将CRISPR-Cas9基因编辑工具传送到了细胞培养物及动物模型的细胞中。

顾臻教授是该研究的通讯作者之一,他说:“我们的传送载体类似于一个毛线团,因此我们将它称作为纳米线团(nanoclew)。由于这一纳米线团是由基于DNA的材料制成,它具有高度生物相容性。它还能够自组装,这使得它易于定制。”[详细]

备注:本文近期其它成果部分内容参考自生物通

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