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Giant论文解读 | 利用自组装纳米颗粒制备智能药物


导读:

与患病组织接触后,智能药物可以生成并释放出有效治疗成分或者可以用于疾病成像的分子。智能药物发挥作用的关键可能就是自组装纳米颗粒。


来自中国科学技术大学的研究人员近期以Self-Immolative nanoparticles for stimuli-triggered activation, covalent trapping and accumulation of in situ generated small molecule theranostic fragments为题在Giant 期刊上发表了他们的概念验证工作。研究团队成员刘世勇表示,“我们希望缩小小分子级药物和纳米级药物之间的差距”。


他解释说,传统的小分子方法和大多数类型的纳米颗粒都有缺陷。分子级有效治疗成分和显像剂即使直接注射后也容易从患病部位迅速扩散,并且会在人体的新陈代谢过程中降解或被迅速排出。然而,使用纳米颗粒递送此类药剂可能难以控制活性分子的释放,而且纳米颗粒本身可能难以实现生物降解。


刘世勇和他的同事们将纳米颗粒的靶向能力、活性成分的自动生成和释放以及任务完成后纳米颗粒的生物降解这三者加以结合。


纳米颗粒从聚合物分子自动组装成胶束的形式——球形聚集体中包含了有效治疗成分或显像剂,或者制成上述成分或试剂的前体,并以胶束形式添加到混合物中。当它们在患病组织中发现了特定化学特征时,由于自身的化学结构,它们会开始降解或者发生研究人员所称的“自我牺牲”。这种现象的触发因素与疾病相关,是一种酸性环境和称为“活性氧”的化学物质。

随着纳米颗粒的降解,用于成像和/或治疗的分子会在患病组织中形成并保留


刘世勇解释说,研究的关键转折点是研究人员注意到纳米颗粒的分阶段分解方式,十分适合生成用作治疗成分或染料的特定小分子。随着纳米颗粒降解而发生的化学过程实际上可以将其所承载的共轭分子转化为成像剂或治疗成分,并保留在目标组织内。


“这真是出乎意料。”刘世勇表示。因此,纳米颗粒非常适合“治疗诊断学”(疗法和诊断方法的结合),克服了单独使用小分子方法所面临的成分扩散和过快排出问题。


该团队将这种纳米颗粒用于小鼠肿瘤,取得了有效的磁共振成像,证明了该系统的诊断潜力。他们还期望将放射性同位素结合到该系统中,从而有效开展精确定位的放射治疗,并延长该系统的留存时间。研究人员通过改变纳米颗粒组分的分子结构构建出各种不同的纳米颗粒,证明了其系统具备不同应用的潜力。


刘世勇希望该团队能针对他们的纳米颗粒继续开发出更广泛的应用,同时也希望朝着临床试验的关键阶段迈进。他说:“思考和探索潜能的过程充满了乐趣。”


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Giant是由爱思唯尔出版的全新开放获取期刊,专注于大分子科学领域的基础和应用研究,领域横跨化学、物理、生物及材料学。期刊涉及的主要领域包括大分子化学、超分子组装、多尺度和多功能材料、有机-无机杂化材料、生物物理学、仿生学和表面科学。覆盖的核心课题范围从合成、表征和组装的发展到创造具有定制性能的统一尺寸精密大分子,到纳米结构材料的多维设计和组装,以及关于具有可调多尺度性能的智能或活设计材料


核心课题包括但不限于:

  • Macromolecules, biomacromolecules, and molecular clusters

  • Nanomaterials and hybrid materials

  • Supramolecular chemistry and hierarchical assembly

  • Theory, modelling, and simulation in multiple scales

  • Artificial/bio-inspired intelligent surface, interface and materials

  • Soft-matter materials for health, energy and other related applications


该刊的文章形式包括原创研究,通讯论文,综述和邀请新闻及评论类文章。


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