NTU发表Nature Nanotechnology!纳米药物胶囊引领生物医学革命

2024年05月04日   •   2808次阅读

NTU科研人员在《自然·纳米技术》上发表新论文,

开发出多功能药物输送系统,引领生物医学革命。

第一作者:Haopeng Li, Xuliang Qian

通讯作者:Tian Liu, Qing Yang, Huajian Gao or Jing Yu.

DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-024-01654-w

受大自然的启迪,NTU科研人员研发出了一种前沿的多功能药物传递体系。

来源:ntu

这一体系的研发灵感来源于蛾毛虫体内的特殊蛋白质,这种蛋白质具有神奇的自组装特性。科研人员巧妙利用这一特性,创造出了纳米级的药物胶囊。这些微小的胶囊能够高效地捕获并精确输送多种药物。

研究团队成功合成了源于毛毛虫体内的天然自组装肽,并将其溶于水中。紧接着,他们向肽溶液中注入了有机溶剂丙酮,以此触发自组装机制的启动。

由水和丙酮扩散产生的液滴界面处的浓度梯度驱动纳米胶囊的形成。

来源:ntu

科研人员观察到,肽的自组装过程经历了两个明显的阶段。最初,当丙酮被引入时,肽溶液会迅速形成微小的液滴。随后,丙酮逐渐渗透到这些液滴内部,而水分则从液滴中慢慢析出。

这一过程在液滴的表层产生了一个浓度梯度,促使肽分子开始组装成被称为β-折叠片的层状构造,最终演变成为一个空心的球形纳米胶囊。令人惊讶的是,整个自组装过程在混合后的短短10分钟内即可完成。

由其中一种肽形成的胶囊。

来源:ntu

科学家们还展示了他们能够通过调整肽与异佛尔酮二异氰酸酯的比例来精细控制纳米胶囊的尺寸。这种特殊的化合物在稳定纳米胶囊结构方面发挥着关键作用,它像纽带一样将肽分子紧紧连接在一起。

“据我们目前所知,这是在没有使用任何模板的情况下,首次成功制造出肽纳米胶囊,”余亚索教授解释道,“这一突破性的技术为开发可定制的药物传递系统奠定了基础。”

此外,他们的肽纳米胶囊为各种潜在的生物医学应用开辟了新的可能性,尤其是在药物输送和基因治疗领域。

研究团队还进一步证实了纳米胶囊在携带和传输“货物”方面的能力,例如化疗药物和抗体。通过修改肽链,纳米胶囊甚至能够被用于传递mRNA。这些含有药物和mRNA的纳米胶囊显示出良好的生物相容性,并无毒性,且能成功被多种细胞摄取。

南洋理工大学材料科学与工程学院的研究员李浩鹏博士,作为该研究的第一作者,他兴奋地指出:“通过深入研究自然界中肽的自组装行为,我们有望设计出能够运载多种药物和治疗性化合物的纳米载体。”

相较于其他制作方法,这种自组装技术不仅成本更低,而且对环境友好,为纳米结构的制造提供了一种全新的思路。

实验结果显示,这些携带药物的纳米胶囊能够顺利被细胞吸收,展现出在生物医学领域的巨大应用潜力,包括但不限于药物传递和基因治疗。

目前,该研究团队正积极为他们的这一创新发明申请专利保护。这一重大研究成果也已被《自然纳米技术》杂志报道。

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