“沙漠玫瑰”可能永遠改變藥物傳遞方式
研究人員創造出了能將藥物有效送達病灶的花形粒子。 這些粒子可透過醫學影像技術進行追蹤和控制,在小鼠身上成功進行初步測試後,顯示出治療癌症和心血管疾病的前景。
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這些花朵狀氧化鋅顆粒大小為3微米(彩色電子顯微鏡圖)。 圖片來源:Dong Wook Kim / 馬克斯-普朗克智慧系統研究所
多年來,科學家一直在尋找將藥物輸送到體內特定標靶的方法。 例如,考慮將抗癌藥物直接送達腫瘤,確保它們只在這一特定部位發揮作用,而不會對身體其他部位產生副作用。 目前正在研究確定可與活性成分結合的載體微粒。
這些微粒必須滿足某些要求,包括以下三點:首先,它們必須能夠吸收盡可能多的活性物質分子;其次,必須能夠利用超音波等簡單技術引導它們通過血液;第三,必須能夠利用非侵入性成像程序追蹤它們在體內的行程。 最後一點是驗證藥物是否成功輸送的唯一方法。
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這些顆粒類似於微小的紙花或沙玫瑰,並以自我組織的方式組裝在一起。 圖片來源:Kim 等人,Advanced Materials 2024
尋找一種能滿足所有這些要求的單一解決方案一直是一項挑戰。 然而,蘇黎世聯邦理工學院領導的一個研究小組推出了一類特殊的粒子,可以滿足所有這些標準。 這些粒子不僅有效,而且在顯微鏡下看起來非常醒目,就像微小的紙花或沙漠玫瑰。 它們由極薄的花瓣組成,自行排列成花朵。 這些花粒的直徑為一到五微米,比紅血球略小。
它們的形狀有兩大優點。 首先,與花朵的大小相比,花朵顆粒具有巨大的表面積。 密密麻麻的花瓣之間的空隙只有幾奈米寬,就像毛孔一樣。 這意味著它們可以吸收大量的治療活性物質。 其次,花瓣可以散射聲波,也可以塗上吸收光線的分子,因此可以很容易地透過超音波或光聲成像使其可見。
Daniel Razansky和Metin Sitti領導的研究小組在Advanced Materials上發表的一項研究中報告了這些發現。 Razansky 是蘇黎世聯邦理工學院和蘇黎世大學雙聘的生物醫學影像學教授。 Sitti 是微型機器人學專家,不久前曾在蘇黎世聯邦理工學院和斯圖加特馬克斯-普朗克智慧系統研究所擔任教授,後來調到伊斯坦堡Koç 大學工作。
這項研究的共同作者、拉贊斯基研究小組的博士生保羅-弗雷德(Paul Wrede)說:”以前,研究人員主要研究利用超音波或其他聲學方法在血液中傳輸微小氣泡的方法。我們現在已經證明,固體微粒也可以用聲學方法引導”。 與氣泡相比,花粒子的優點在於可以裝載更多的活性成分分子。 “
研究人員在培養皿實驗中證明,花粒子可以裝載抗癌藥物。 他們也將這些微粒注射到小鼠的血液中。 利用聚焦超音波,他們能夠將微粒保持在循環系統內的預定位置。 儘管微粒周圍的血液循環非常快,但他們還是成功地做到了這一點。 聚焦超音波是一種將聲波集中在局部位置的技術。 ” 換句話說,我們並不是只注射微粒,然後期待最好的結果。我們實際上是在控制它們。研究人員希望這項技術有朝一日能用於向腫瘤或阻塞血管的血塊輸送藥物。”
微粒可以由多種材料製成,並具有不同的塗層,這取決於它們的用途以及研究人員控制微粒位置的首選成像程序。 Wrede說:”基本的工作原理是基於它們的形狀,而不是它們的材質。在研究中,研究人員詳細調查了由氧化鋅製成的花粒子。他們還測試了聚醯亞胺製成的顆粒以及由鎳和有機化合物組成的複合材料。
現在,研究人員希望完善他們的概念。 他們計劃先進行更多的動物試驗,之後這項技術可能會造福心血管疾病或癌症患者。
編譯自/ ScitechDaily