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Nat Com:北卡罗纳大学顾臻教授发表纳米抗癌新技术

作者:顾臻 发布时间:2015-12-14

12月2日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》在线发表北卡罗莱纳州立大学顾臻教授的一项研究,研究报道了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。顾臻教授是该研究的通讯作者。

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。”

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图:可变形的液态金属输送系统

原文链接:

Transformable liquid-metal nanomedicine

原文摘要:

To date, numerous inorganic nanocarriers have been explored for drug delivery systems (DDSs). However, the clinical application of inorganic formulations has often been hindered by their toxicity and failure to biodegrade. We describe here a transformable liquid-metal nanomedicine, based on a core–shell nanosphere composed of a liquid-phase eutectic gallium-indium core and a thiolated polymeric shell. This formulation can be simply produced through a sonication-mediated method with bioconjugation flexibility. The resulting nanoparticles loaded with doxorubicin (Dox) have an average diameter of 107 nm and demonstrate the capability to fuse and subsequently degrade under a mildly acidic condition, which facilitates release of Dox in acidic endosomes after cellular internalization. Equipped with hyaluronic acid, a tumour-targeting ligand, this formulation displays enhanced chemotherapeutic inhibition towards the xenograft tumour-bearing mice. This liquid metal-based DDS with fusible and degradable behaviour under physiological conditions provides a new strategy for engineering theranostic agents with low toxicity.

文章来源:生物帮