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智能

科学家将红细胞和细菌拼起来,想用它输送药物

黎方宇2018-05-03 07:30:29

强化的天然载体可以提高药物的运送效率,运送完成后还能被便捷地清除。

药物在人体内的传递是一个复杂的过程,送多少、怎么定位、如何持续给药都是药物设计者需要考虑的问题。科学家们为此尝试了很多方法,以实现药物传递在时间、空间和剂量上的全面调控。

德国马克斯·普朗克智能系统研究所提出了一种新型传递系统,将两种天然载体——红细胞和大肠杆菌结合,想要将药物快速输送到靶点位置,论文近日发表在《科学·机器人学》上。

研究人员将这种工具称为“微型泳者”(Microswimmers)。红细胞没有细胞核和细胞器,运氧效率很高,还能轻易地变形和压缩,通过尺寸狭窄的毛细血管,拥有非同一般的承载力和灵活性。再结合大肠杆菌为其提供能量,穿越狭窄的细胞间隙就成为可能。

红细胞与细菌之间的纽带选用了亲和素蛋白,它像一个钩子,勾住细菌膜上的生物素和红细胞表面的抗体,无需苛刻的化学反应就可使之紧密连接。实验中,微型泳者大小约 6 微米,可以穿过 2 微米的缝隙。

红细胞装载药物,大肠杆菌为其供能。图片来自 Alapan 等,马普所

研究人员在红细胞中装配了癌症药物阿霉素和纳米铁颗粒,以便通过磁力控制微型泳者。一旦它到达目的地,肿瘤的酸性环境就会攻击红细胞膜,使之变得脆弱,从而导致癌症药物的释放。

利用磁力控制红细胞的运动轨迹,来自 马普所 YouTube 频道

此外,研究人员还在红细胞中装载了能吸收红外光的特殊分子。药物释放完成后,应用外部的红外光,红细胞会加热,导致自身和细菌的降解,以避免其不受控制地扩散。

研究人员下一步将在动物中测试这种工具。如能成功,它将在靶向药物、医学成像等非侵入医疗中有着巨大的潜力。但也有仍需克服的问题,比如避免免疫应答。


题图来自论文 Alapan et al., Sci. Robot. 3, eaar4423 (2018)

DOI: 10.1126/scirobotics.aar4423

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