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2018
04-26

科学家设计纳米级金库来封装“纳米药物”以供药物输送


毫无疑问,毒品在治疗疾病的工作。但他们可以更好地工作,更安全吗?

近年来,研究人员一直在努力应对治疗方法的挑战,通过针对体内特定细胞提高其有效性,同时最大限度地减少对健康组织的潜在损害。

使用工程纳米材料运输药物并将其直接释放到细胞内的新方法的开发在这一领域具有巨大的潜力。虽然一些这样的给药系统(包括一些使用树枝状聚合物,脂质体或聚乙二醇)已经获得临床使用的批准,但是由于尺寸限制和无法精确定位组织,它们受到了阻碍。

现在,加州大学洛杉矶分校的研究人员已经开发了一种新的,可能更有效的使用纳米技术靶向给药的方法。

在5月23日出版的期刊 Small (和当前可用的在线版)中的一项研究中,他们展示了将药物加载的“纳米盘”包装进保险库纳米粒子,自然发生的纳米级胶囊的能力设计用于治疗性药物递送。这项研究代表了使用金库实现这一目标的第一个例子。

加利福尼亚大学洛杉矶分校研究小组由Leonard H. Rome领导,包括他的同事Daniel C. Buehler和UCLA生物化学系的Valerie Kickhoefer;加州大学洛杉矶分校微生物学,免疫学和分子遗传学系的Daniel B. Toso和Z. Hong Zhou;和加州大学洛杉矶分校的加州纳米系统研究所(CNSI)。

在所有哺乳动物细胞的细胞质中都发现了穹窿纳米颗粒,是亚100纳米范围内最大的已知核糖核蛋白复合物之一。保险库基本上是桶形的纳米胶囊,具有大的中空内部 - 使得它们成为工程化成药物输送工具的性质。将小分子治疗化合物包封到金库中的能力对于其药物递送的发展至关重要。

重组金库是非免疫原性的,经历了重要的工程,包括细胞表面受体靶向和各种各样的蛋白质的封装。罗马,CNSI副主任和生物化学教授说:“一个穹顶是一种自然发生的蛋白质颗粒,因此它不会对身体造成伤害。 “这些金库通过微小的小孔缓慢地释放治疗剂,如过滤器,这为药物递送提供了极大的灵活性。”

重组穹窿纳米颗粒的内腔足够大以容纳数百种药物,并且因为金库小的微生物的大小,含有药物的穹窿体颗粒可以容易地被吸收到靶细胞中。

加州大学洛杉矶分校博士生Daniel Buhler设计了一种策略,将称为纳米磁盘(ND)的另一种纳米颗粒包装到金库的内腔或腔中,以创建能够封装治疗性化合物用于药物递送的保管库。

Buehler说:“通过将药物包装的ND包装进入金库腔,ND和其内容物将与外部介质隔离开来。 “而且,考虑到穹窿内部大,可以想象,多个ND可以被包装,这将大大增加局部药物浓度。”

据微生物学,免疫学和分子遗传学教授,CNSI纳米机械电子成像中心,电子显微镜和X射线晶体学研究已经显示,内源和重组的金库都有一个很薄的蛋白质外壳,内部容积约为10万立方厘米,可能容纳数百到数千个小分子蛋白质,重量化合物。

“这些特点使得重组金库成为工程学作为药物输送平台的有吸引力的目标”,Zhou说。 “我们的研究代表了使用金库实现这一目标的第一个例子。”

“罗马补充说:”金库可以有广泛的纳米系统应用作为可塑纳米胶囊。

重组体 金库被设计成使用形成脂质双层纳米盘的穹窿体结合脂蛋白复合物包封高度不溶性和毒性的疏水性化合物全反式视黄酸(ATRA)。

该研究得到了UC发现拨款计划的支持,与研究团队的企业赞助商Abraxis Biosciences Inc.,Mather's慈善基金会和NIH / NIBIB Award合作。

加州大学洛杉矶分校加利福尼亚纳米系统研究所是位于加州大学洛杉矶分校和加州大学圣塔芭芭拉分校的综合研究设施。其使命是促进纳米科学和纳米技术的跨学科合作;培养新一代科学家,教育工作者和技术领袖;与业界建立伙伴关系;为加州,美国和世界的经济发展和社会福祉作出贡献。 CNSI成立于2000年,加利福尼亚州有1亿美元。另外8.5亿美元的支持来自联邦研究基金和行业资助。 CNSI成员来自加州大学洛杉矶分校文学与科学学院,大卫·格芬医学院,牙医学院,公共卫生学院和亨利·塞缪尔利工程与应用科学学院。他们从事测量,修改和操纵原子和分子 - 我们世界的基石。他们的工作是在综合实验室环境下进行的。这一动态的研究环境加深了对纳米级现象的理解,并有望在健康,能源,环境和信息技术方面产生重要的发现。

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