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为什么大多数纳米颗粒都无法穿越生理屏障?

来源:本站原创 2019-07-10 08:20

2019年7月10日讯 /生物谷BIOON /——我们身体形成的生物屏障不断进化,保护我们免受感染和寄生虫的侵害。但它们也过滤掉了许多具有治疗前景的纳米颗粒药物。找出原因是开发下一代药物的核心。

对所有先进的或有针对性的疗法来说,跨越一些生物学障碍是基础。不同种类的障碍表现出不同程度的困难,例如,最具挑战性的是血脑屏障,它一直阻碍着对大脑真正有效的治疗。其他障碍,如肠道和肺部,也同样困难,但没有那么具有挑战性。学术界和工业界的许多研究都采用了反复试验的方法来确定为什么有些纳米颗粒不能通过测试。

图片来源:http://cn.bing.com

欧盟支持的PathChooser(创新的、基于机械的策略,用于跨越细胞和生物屏障传递治疗性大分子)项目采用了不同的方法。都柏林大学生物纳米相互作用中心主任、项目协调员Kenneth Dawson教授解释说:"我们的目的是试图了解阻止屏障运输的过程,以及允许这种运输发生的机制。"

他解释说,胞内、胞外和其他细胞过程使屏障跨越成为可能,或者在某些情况下阻止屏障的跨越。"多年来,我们已经知道少量粒子可以在体内穿过屏障,例如血脑屏障和其他屏障。我们的目的是让纳米粒子作为药物载体的更好设计,增加它们安全穿越屏障的可能性。"

去掉过程中的反复试验和错误--逆向工程

为了进一步设计更好的药物载体,该项目想要确定这些细胞过程是什么,以及它们与纳米颗粒的相互作用,促进或阻止这些障碍的跨越。

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为了从不同的角度来处理这个问题,他们制造了大量的纳米粒子,当它们穿过屏障时,很容易被追踪到。然后,研究小组试图让构成屏障的细胞重新生长,并检查哪些纳米颗粒可以跨越给定的屏障。

"我们从研究界消除了许多既定的障碍,并开发了我们自己的一些障碍。利用这些模型,我们研究了粒子如何穿越的机制,以及是什么阻止它们中的一些进入模型," Dawson教授说。

然后,研究小组发现,有能力跨越障碍的候选纳米颗粒越来越少。PathChooser对这些进行了更详细的研究,以了解纳米粒子的关键方面,这些方面参与了他们用来穿越屏障的过程。

更清楚地理解屏障穿透背后的机制

该项目证实,纳米颗粒表面的分子可以阻止和抑制它们的穿越过程。"我们可以看到这些粒子被内吞,被吸收,然后被运输出去降解,因为它们被认为是'外来的'。这让我们更加清楚地认识到我们还需要非常仔细地设计纳米颗粒的表面。"

"PathChooser"项目对生物分子表面结构如何影响屏障穿越机制提供了有价值的见解。他表示:"我们能够绘制出导致障碍穿越失败的常见的表面性质。"

在项目开始时,研究人员并不清楚为什么一些纳米颗粒不能跨越屏障。由于团队的工作,他们现在有了相对简单的方法来筛掉大量的候选颗粒,他们知道,由于他们的表面设计标准,这些纳米颗粒无法工作。

Dawson教授表示:"我们不再像这个领域的人们那样气馁,因为我们现在开始感到,有更系统化的方法来解决这个问题。"

帮助开发更有效的药物

从长远来看,PathChooser应该会对开发更有效、更"容易使用"的药物产生影响,这些药物可以治疗糖尿病和一些最棘手的疾病,比如胶质母细胞瘤。由于无法进入大脑,胶质母细胞瘤被认为是无法治疗的。

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"我们希望我们对纳米颗粒设计及其结果之间的联系有更好的理解,这将大大降低药物设计循环的效率。"如果能提高纳米分子药物设计的效率,对研究和开发成本的影响将为开发一套新的药物打开大门。

Dawson教授表示:"我们项目的关键总体结果是,我们更深入地理解了是什么阻碍了这一穿越过程,以及通往这一穿越过程的关键通路是什么。"(生物谷Bioon.com)

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