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纳米颗粒经肾排出及肿瘤靶向效率受其材料密度影响显著
要实现医用纳米颗粒由实验验证向临床应用的最终转化，其中至关重要的一步是，有效地确认纳米颗粒的体内行为与其物理化学属性间的关系。在过去的十几年中，纳米颗粒的尺寸、形貌和表面化学被认为是影响纳米颗粒体内行为的三大关键因素。但关于纳米颗粒的材料密度对其体内行为的影响，一直以来人们对其知之甚少。近日，德州大学达拉斯分校的郑杰（点击查看介绍）团队通过合成一组尺寸、形貌和表面化学均一致，唯独材料密度有所不同的超小金属纳米颗粒，精确定量地为我们展示了材料密度对纳米颗粒的体内行为，特别是对经肾排出及肿瘤靶向效率的影响。他们发现，纳米颗粒在体内的每一项行为都直接而显著地随着其密度的改变发生相应的变化。比如，随着纳米颗粒密度的升高，其进入血液后向各器官分布的程度（倾向）明显降低，相应的在血液中的半衰期明显延长。此外，对于人们最为关心的纳米颗粒经肾排出及肿瘤靶向的效率 ，密度所发挥的影响同样显著。密度较小的纳米颗粒会以较快的速率被排出体外，特别是在注射完纳米颗粒的前两个小时内，纳米颗粒在尿液的排出量随密度的降低以指数的方式增长，而肿瘤被动靶向效率则随着密度的增加线性地提高。
对于纳米颗粒密度为何可以显著地影响其体内行为，郑杰的团队认为，“着边效应“（margination）对于超小纳米颗粒在体内的影响也客观真实的存在。纳米颗粒在血管中随血液运动时，金纳米颗粒（密度大）更多地分布在两侧靠近血管壁的位置，而银纳米颗粒（密度小）则更多地分布在血管中心的位置。众所周知，血液在血管中的流动特性呈现为laminar流体的特性，也就是说血液在血管中心的流速最快，而越靠近血管壁的位置流速越慢。这样一来，相对于金纳米颗粒来说，处于中心位置的银纳米颗粒在血液的推动下，在血管中会以更快的速度在体内循环，最终导致更快的肾脏清除、更大程度的器官分布、更短的血液半衰期和更低的肿瘤富集。至此，郑杰的团队第一次试验性地证实了密度对于纳米颗粒体内行为的影响，也为日后研究人员更加有效精细地对纳米颗粒的体内行为进行控制，并促成向临床应用的最终转化提供了一种全新的思路和策略。
这一成果近期发表在《Angewandte Chemie International Edition》上，并被评为VIP文章，文章的第一作者是德州大学达拉斯分校的博士后汤少恒。
该论文作者为：Shaoheng Tang, Chuanqi Peng, Jing Xu, Bujie Du, Qingxiao Wang, Rodrigo D. Vinluan III, Mengxiao Yu, Moon J. Kim, and Jie Zheng
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：
Tailoring Renal Clearance and Tumor Targeting of Ultrasmall Metal Nanoparticles with Particle Density
Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 16039 –16043, DOI: 10.1002/anie.201609043
导师介绍
郑杰
http://www.x-mol.com/university/faculty/6473