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MIT新技术实现定时定量精准送药

2019-8-27 环球解密

一个由多领域科学家组成的国际研究组发明了一种先进的药物递送技术,在无需侵入人体的情况下,定时、定量输送药物,送药目标可精准到特定的一组神经元细胞,可递送神经类疾病、癌症药物,或止疼药等,具有广泛用途。

研究者找到了一种以磷脂双分子膜形成的微小泡囊体(又称微脂粒,liposome),其内部包裹水、纳米磁性微粒、和需要递送的药物。图中蓝色小球代表磷脂双分子, 黑色小球为纳米磁性微粒,红色粒子为所递送的药物分子。儅磁性纳米粒子在外加磁场的作用下加热,会导致磷脂分子出现破洞,药物得以递送。

研究者找到了一种以磷脂双分子膜形成的微小泡囊体(又称微脂粒,liposome),其内部包裹水、纳米磁性微粒、和需要递送的药物。

控制药物释放的机制

核磁共振成像(MRI)技术中用到的磁场,是一种轻易可穿透人体的能量。研究者考虑用磁场使体内药物发热控制药物递送,难点在于找到只需很微弱磁场的激发就可作出反应的材料。

研究者之一、麻省理工学院的Siyuan Rao说,这种技术使用的磁场强度只能有MRI的约百分之一,再高将破坏药物或伤害人体器官组织。

Rao想到,在药物泡囊体中注入一种在磁场作用下会发热的磁性纳米微粒。

在高频低强度的磁场中,这些纳米颗粒发热,使脂肪膜上细小的“毛孔”张开,泡囊里面的药物成分从这些孔洞中释放出来。一旦磁场关闭温度下降,脂肪膜又重新固化,孔洞关闭,药物停止释放。通过对磁场的控制,即可实现定时、定量的用药机制。

另一位研究者,材料学专家Polina Anikeeva介绍说,这种材料在正常体温37摄氏度的状态下处于稳定状态,在磁场作用下只略微升温至42摄氏度,因此不会“烫伤”人体组织。

从理论上说,磁场还可以对这些磁性粒子实施“导航”的作用,逐步引导这些药物递送到体内任何部位。研究者表示,这是下一步的研究目标。

制造工艺简易

Rao说,这些脂肪泡囊的制作过程很简易,“在实验室几分钟就能准备好这些包裹着纳米微粒的脂肪泡囊,”而且“扩大规模生产也很容易”。

关键在于,如何让这些泡囊的大小和成分保持一致,要把水基、脂肪膜分子和磁性纳米粒子在精确控制的条件下进行混合。

Anikeeva将这个过程比喻为制作沙拉酱,把油和醋混合,时间、搅动的方向、晃动的力度都要控制得恰到好处才能制成完美的混合物。

用途广泛

Anikeeva说:“很多脑部功能失调都与特定细胞的活动相关,神经元过于活跃或不够活跃都会出问题,表现出来就是帕金森氏病、抑郁症或癫痫等。”

如果医生针对失调的特定神经元群组精确用药,而不影响到其它正常的细胞群组,将有效缓解疾病症状。

Anikeeva还说,虽然他们的研究组主要针对神经元失调类疾病,其实这种送药机制具有通用性,适用于递送任何“水溶性药物”,可向身体大多数部位用药,包括抗癌药、止疼药,让无需用药的部位免受影响。

审批容易

由于磁性粒子与MRI技术已经在广泛使用的显影剂类似,其生物兼容性已得到验证,研究者认为申请这一新技术的使用许可相对也容易。

这份研究由来自麻省理工、哈佛大学、斯坦福大学、瑞士联邦理工学院的材料学、神经学、电子学、化学等多领域科研人员共同参与完成,近期发表在《自然.纳米技术》(Nature Nanotechnology)期刊上。

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