浙工大杨根生/杨庆良团队构建纳米机器人实现肿瘤靶向递药
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递药系统在体内传递过程中因存在多重屏障而影响其递送效率，如何促使递药系统克服重重屏障是提高药物靶向效率的关键，也是改善肿瘤化疗效果的关键。针对目前纳米药物难以克服体内递药多重屏障致使肿瘤靶向效率低等问题，浙江工业大学杨根生/杨庆良团队利用FOF1-ATPase分子马达的自发性高效产能旋转运动及对所处环境的质子梯度特殊性响应特性与载色体脂囊泡相结合，构建了一种肿瘤特异的程序化响应生物分子载药马达机器人(CN)，该机器人集合了智能寻踪、富集肿瘤细胞、程序化入胞等功能, 具有克服多重生物屏障和肿瘤靶向能力。
图1. 肿瘤特异性程序化响应生物分子载药马达机器人(CN)用于克服多重生物屏障实现靶向递药示意图
研究成功构建了层流芯片(laminar flow microchip)和肿瘤微环境芯片(TME microchip)，并分别验证了CN对质子的正趋化性和对酸性肿瘤微环境的寻踪富集能力。随后，通过细胞摄取实验和荷瘤裸鼠的体内生物分布研究进一步验证了CN优越的肿瘤靶向富集和细胞内吞作用。利用CN的脂囊泡结构负载模型药物 (CPT11) 构建CN递送系统(CPT11-CN) 并进行体内外药效学研究，结果表明构建的CPT11-CN递送系统能够显著抑制肿瘤细胞增殖，具有更高效的抗肿瘤效果和良好的生物安全性。综上，本研究为FOF1-ATPase载色体纳米机器人作为一种高效的肿瘤靶向药物递送载体及其潜在的临床应用提供了支持。
图2. CN的体内分布和抗肿瘤效果。(A) 尾静脉注射DiR、DiR-CN(I)和DiR-CN(A)后荷瘤裸鼠体内荧光分布。(B) 肿瘤区域的荧光强度随时间变化曲线。(C) 主要器官和肿瘤的荧光强度。(D) 主要器官和肿瘤的量化平均荧光强度。(E) 治疗期内荷瘤裸鼠肿瘤体积生长曲线 (n=6)。(F) 治疗21天后，不同组裸鼠解剖后肿瘤图 (n=6)。(G) CN、CPT11和CPT11-CN的肿瘤抑制率 (n=6)。(H) 肿瘤组织H&E、TUNEL染色结果和CD31、Ki67表达 (比例尺：100 μm)。(I) TUNEL染色定量结果。(J) CD31表达定量结果。
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文章信息：
相关研究成果以“An FOF1-ATPase motor-embedded chromatophore as a nanorobot for overcoming biological barriers and targeting acidic tumor sites”为题于2024年3月20日发表在药剂领域知名期刊Acta Biomaterialia (DOI：10.1016/j.actbio.2024.03.016)。浙江工业大学为唯一完成单位。浙江工业大学药物制剂研究所副教授杨庆良与硕士研究生周旭晖为共同第一作者，浙江工业大学药物制剂研究所杨根生教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金 (22078297)、浙江省自然科学基金 (LY19B060012, LY20B060007) 等项目的资助。
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文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.actbio.2024.03.016
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学者介绍：
杨根生
浙江工业大学药学院教授，博士生导师，兼任中国生物化学和分子生物学会委员、中国药学会委员等职，曾访问美国哈佛医学院等。主要从事靶向药物控释体系及生物药学的研究。承担并主持国家自然科学基金、国际合作项目、浙江省自然科学基金等项目及企业委托的科研项目30余项。已在国际知名学术期刊发表学术论文100余篇，并获多项国家发明专利授权。
杨庆良
浙江工业大学药学院副教授、药物制剂研究所师生联合党支部书记。致力于研究微纳递药颗粒的设计构建关键技术、尺度效应及其产业化应用。主持国家自然科学基金、浙江省自然科学基金及企业委托横向等多项项目，发表药剂学领域高水平科研论文40余篇。
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