科研成果 | 四两拨千斤 — 阮刚博士团队开发能促进跨越多重药物递送屏障的纳米载体的简单新型设计

生物递送是小分子药物、蛋白质、核酸等生物应用的主要挑战之一，其中一个关键的痛点问题是多重生物屏障：在生物递送具体应用场景中，往往需要跨越不止一个生物屏障。前人为了跨越多重生物屏障，在设计递送载体时往往会采用多种结构的集成，而这样造成所用纳米载体的结构非常复杂，难以实现制备过程的精确化与规模化。近期，西交利物浦大学慧湖药学院阮刚博士团队设计了一种结构简单并且能高效跨越多重递送屏障的纳米载体“SDot”，在英国皇家化学学会的生物材料领域旗舰期刊Journal of Materials Chemistry B上发表题为“Improving Crossing of Multiple Bio-delivery Barriers By a Novel Bio-interface Design Based On Hydrophobic Nanoparticle Surface”的相关研究论文。

该纳米载体新设计SDot的灵感来自于模拟生物膜蛋白的仿生思想。生物膜蛋白由于具有纳米尺度疏水性生物界面，所以能够顺利插入生物膜，且不破坏生物膜的完整性。据此，研究者提出设想，生物体内许多递送屏障均由生物膜组成，那么如果我们制备仿膜蛋白表面结构（纳米尺度疏水性生物界面）的纳米载体，就有可能用单个结构特征来促进多重生物屏障的跨越。

研究者以具疏水性表面的荧光半导体量子点（QD）为起点构建SDot纳米载体，继而在其表面偶联具有肿瘤细胞靶向功能的RGD多肽后形成SDots-RGD。SDots-RGD的主要结构特征在于材料以疏水表面直接与生物界面相互作用，这与传统的具有亲水生物界面的纳米材料（wQDs-RGD）相比，能大大促进与生物膜的作用。研究者以治疗肿瘤作为应用场景，用活体细胞和活体动物实验展示了表面负载了抗癌药物紫杉醇（paclitaxel，简称PTX）的SDots-RGD（形成的新型药物制剂简称PTX@SDots-RGD）促进跨越以下多重生物屏障的作用：（1）通过转胞吞作用，对肿瘤组织进行深度渗透过程；（2）肿瘤细胞摄取过程；（3）肿瘤细胞内囊泡逃逸过程；（4）肿瘤细胞质内靶向结合微管的过程（药物紫杉醇PTX通过与细胞内微管结合来实现杀死癌细胞）。图一为PTX@SDots-RGD促进跨越多重递送屏障的示意图。在裸鼠皮下荷瘤模型中，与PTX@wQDs-RGD和游离PTX相比，PTX@SDots-RGD表现出对肿瘤生长速度抑制的显著改善。SDot为生物递送材料的设计提供了新的思路与选择。

图一：在肿瘤治疗这个应用场景中，PTX@SDots-RGD促进跨越多重递送屏障的示意图。

在该论文的讨论部分中，研究者还分析了目前版本的SDot作为药物递送载体的一些局限性。例如，其内核基于荧光半导体量子点（QD），而量子点含重金属元素，所以毒性是一个隐忧。研究者对如何解决这些局限性，开发更新一代的SDot进行了展望。

研究论文引用：

Journal of Materials Chemistry B, 2023, DOI: 10.1039/D2TB01919A

研究论文全文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2023/TB/D2TB01919A?page=search.

阮刚博士

阮刚博士，任西交利物浦大学慧湖药学院高级副教授。阮博士的实验室开发用于生物医学的纳米材料及其相关技术，研究领域包括纳米材料的组装调控分析、生物递送问题的基础研究和解决方案开发、基于纳米材料的再生医学技术、基于纳米材料的神经医学技术。他在同行评审的期刊上发表了超过 40 篇学术论文。拥有超过10项专利申请，其中1项获得美国专利授权，2项获得中国专利授权。他是 Core Quantum Technologies的联合创始人，该公司位于美国俄亥俄州，已成功地将大学实验室的技术转化到市场。

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供稿：戴洁、徐紫星、阮刚

排版：俞丽雯

监制：管君哲

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