中科院上海药物所甘勇研究员和国家纳米中心施兴华研究员团队合作探究纳米药物载体的力学性能对于克服多重生理屏障的影响
近日，《自然-通讯》杂志以“Rapid transport of deformation-tuned nanoparticles across biological hydrogels and cellular barriers”为题，在线报道了中科院上海药物所和国家纳米科学中心合作的最新研究成果。
前期，中国科学院上海药物研究所甘勇研究员和国家纳米中心施兴华研究员团队结合分子动力学模拟和超分辨率显微镜技术，发现棒状粒子特有的“旋转-跳跃”运动方式能促进其在网格状黏蛋白液体内的扩散速度，可有效提高递药效率，并提出了一个考虑颗粒黏附效应的障碍-扩散理论模型。相关成果陆续发表于Nano Letters 16, 7176-7182 (2016)；固体力学旗舰期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids 112: 431-457 (2018)。同时，双方又发现制约纳米载体口服递药和肿瘤递药的共性生理因素：具有网状结构的生物凝胶（如黏液和肿瘤细胞间质）在药物载体抵达靶细胞前扮演了重要的阻滞作用，且单一调节载体的尺度、表面性质等往往不能够有效地克服递药过程中的多重生理屏障。
启发于肿瘤细胞较正常细胞具有更低的杨氏模量（刚度），加速肿瘤细胞的转移和扩散，科研人员考察不同刚柔性纳米药物载体在克服胞内外多重屏障的能力。采用微流控技术，设计制备了以磷脂膜为壳、聚丙交酯乙交酯共聚物（PLGA）为核的纳米颗粒载体。通过调节载体的力学性能，发现刚度适中的载体在生物凝胶中具有最高的扩散系数，且比不含PLGA内核的脂质体扩散系数提高10倍，进而拥有最优的细胞摄取量和药物递送能力。相关高效递药效果也在生物体内获得了验证。随后，结合高分辨显微镜观测和分子模拟技术，研究者对药物载体的力学性能调节其在生物凝胶屏障中扩散的力学机制进行了解析，即颗粒越软，易于变形，则载体与黏蛋白组织产生更强吸附影响其扩散；而过硬的颗粒不易变形，则容易陷入黏蛋白网络，也难以实现高效扩散。进而发现刚度适中的颗粒具有适宜的变形能力，易于穿越生物凝胶、细胞膜等多重屏障，具有最优的递药能力。这些发现将有助于科学家们利用物理属性（如形状、力学性能等）设计高效的药物载体。
Snapshots and trajectories of NPs in mucus fibers.
该研究工作是在上海药物所甘勇研究员和国家纳米科学中心施兴华研究员的指导下，分别由双方所在课题组的俞淼荣博士、徐璐副教授（沈阳药科大学）和田发林博士等人协作完成。研究工作同时得到了布朗大学高华健教授（美国工程院、科学院院士，中国科学院外籍院士）的指导建议。该研究得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项的资助。来自上海交通大学和国家蛋白质中心的研究人员以多种方式提供了支持和帮助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05061-3
来源：中科院上海药物所
免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：info@polymer.cn
关注高分子科学技术 👉
长按二维码关注
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
Go to "Discover" > "Top Stories" > "Wow"