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人造塑料和金属纳米颗粒能作为药物载体,靶向输送药物到人体特定部位。但是这种颗粒会被作为异物被免疫细胞吞噬。如果将血小板膜包裹这些纳米颗粒,能逃避巨噬细胞的吞噬,这正是美国加州大学圣地亚哥分校张良方(音)研究小组最近发明的一种药物携带纳米技术。这种经血小板细胞膜伪装的纳米粒子还可利用血小板治疗细菌感染的自然属性,能更有效地修复受损血管。2015年9月16日,该研究论文发表在《自然》杂志上。
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)由乳酸和羟基乙酸两种单体随机聚合而成,是一种可降解的功能高分子有机化合物,具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能,被广泛应用于制药、医用工程材料和现代化工业领域。作为药用辅料,PLGA已经通过美国FDA认证。血小板是哺乳动物血液中的有形成分之一,是从骨髓成熟的巨核细胞胞质裂解脱落下来的具有生物活性的小块胞质。血小板只存在于哺乳动物血液中,没有细胞核结构,即没有染色体,体积小,无细胞核,呈双面微凸的圆盘状,直径为2-3微米。血小板具有特定的形态结构和生化组成,在正常血液中有较恒定的数量,在止血、伤口愈合、炎症反应、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理过程中有重要作用。
张良方小组用PLGA制造成100纳米颗粒,然后用人类血小板细胞膜包裹,这样的处理可让纳米颗粒逃避免疫系统的识别。血小板细胞膜上存在整合素相关蛋白CD47蛋白,这种蛋白的最基本功能是向免疫细胞发出“不要吃我”信号,也是许多癌症细胞逃避免疫攻击的重要方式,因此能阻断该分子功能的抗体曾经被誉为万能抗癌药。张良方小组的纳米颗粒包裹的血小板细胞膜比较完整,能保留血小板自身的功能。
血小板包裹纳米颗粒还有其他特性。例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌逃避免疫攻击的一个策略就是和血小板结合,那么这种纳米颗粒就可以结合并杀死这种细菌。利于血小板的功能,这种颗粒能定向到达组织损伤部位。
张良方小组让这种纳米颗粒携带一种抗生素,然后给感染了耐药MRSA细菌感染的小鼠注射,结果发现,肝脏和脾脏内细菌数量比传统抗生素治疗减少1000倍,而药物剂量降低到原来的1/6,这说明这种方法能极大提高抗生素的抗菌效果。张良方小组也分析了这种颗粒向血管损伤部位迁移的特征,用纳米颗粒包裹抗癌药物多西紫杉醇,给血管损伤的大鼠注射后发现,药物能在损伤部位富集,药物效果明显提高。
有学者提出,考虑到这种颗粒大部分集中于肝脏和脾脏,提示仍然可能受免疫系统的识别和清除。张良方说将来会制作更大量这种颗粒,开展大型动物实验,然后考虑进行临床研究。因为这种血小板不仅容易结合细菌,而且常常分布在肿瘤细胞周围,他们考虑用这种方法作为肿瘤治疗的实验。纳米药物载体的研究是结合合成化学和生物学交叉学科,未来仍然充满许多不确定性困难,但科学家仍然会克服困难,继续前进。
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15373.html
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