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奈米粒子取向提供了增強藥物輸送的方法

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/11/11
麻省理工學院的工程師創建了奈米粒子簇,這些奈米簇被氨基酸半胱氨酸的“右手”分子包覆。圖片來源:Jihyeon Yeom

麻省理工學院的工程師,透過控制稱為手性的化學結構特徵,來提高藥物遞送奈米顆粒的性能。

許多生物分子可以以右旋或左旋形式出現,它們的成分相同但彼此互為鏡像,稱為手性 (又稱對掌性)

麻省理工學院的研究小組發現,用右手形式的氨基酸半胱氨酸塗覆奈米顆粒,有助於避免顆粒被體內的酶破壞。它還幫助他們更有效地進入細胞。麻省理工學院科赫綜合癌症研究所成員羅伯特·蘭格說,這一發現可以幫助研究人員設計出更有效的藥物,來治療癌症和其他疾病。

該論文於115日發表在《先進材料》上。

該論文的資深作者之一蘭格說:「我們感到非常興奮,因為控制手性,為藥物輸送以及新的藥物治療提供了新的可能性。」

手性相互作用
許多生物學上重要的分子已經進化為僅以右旋(“ D”)或左旋(“ L”)版本存在,也稱為對映異構體。例如,天然存在的氨基酸總是“ L”對映體,而DNA和葡萄糖通常是“ D”。

該論文的主要作者Jihyeon Yeom說:「在自然界中普遍存在,為材料的生物學和化學特性賦予獨特性和特異性。 例如,具有相同組成的分子,根據其手性的不同,其味道甜或苦,氣味不同,一種對映異構體是無活性的,甚至是有毒的,而另一種對映異構體可以產生重要的生物學功能。」

麻省理工學院的研究團隊,創建了由2奈米氧化鈷顆粒簇組成的“超顆粒”,其手性由表面上的“ D”或“ L”型半胱氨酸提供,來驗證手性相互作用改善藥物遞送奈米顆粒性能的想法。

透過使這些顆粒沿著排列有癌細胞(包括骨髓瘤和乳腺癌細胞)的通道流動,研究人員可以測試每種類型的顆粒被細胞吸收的程度。他們發現,塗有“ D”半胱氨酸的顆粒被更有效地吸收,他們認為這是因為它們能夠與細胞膜中發現的膽固醇和其他脂質(也具有“ D”方向)更強烈地相互作用。

研究人員還認為,“ D”型半胱氨酸可能有助於奈米顆粒避免被人體中,由“ L”氨基酸組成的酶分解。這可以使粒子在體內循環更長的時間,從而使它們更容易到達預期的目標。

在對小鼠的研究中,研究人員發現“ D”塗層顆粒,確實在血液中停留的時間更長,這表明它們能夠成功逃避破壞“ L”塗層顆粒的酶。注射後約兩個小時,循環中“ D”顆粒的數量遠大於“ L”顆粒的數量,並且在實驗的24小時內仍保持較高水平。

安娜·雅克倫妮克說:「這是研究手性可能如何幫助這些顆粒到達癌細胞,並延長循環時間的第一步。下一步是看看我們是否真的可以在癌症治療方面有所作為。」

研究人員現在計劃用其他類型的藥物遞送顆粒來測試這種方法。在一項專案中,他們正在研究用“ D”氨基酸塗覆金顆粒,是否會改善其在小鼠體內遞送抗癌藥物的能力。另一方面,他們正在使用這種方法來修飾腺病毒,作為治療癌症的潛在新方法。

賈克雷尼克說:「在這項研究中,我們證明了'D'手性可以延長循環時間,並增加癌細胞的攝取。下一步是確定載有藥物的手性顆粒與游離藥物相比,是否具有增強或延長的功效。」