定制化纳米容器有助于靶向给药

如果医生可以将抗癌药物直接作用于肿瘤，从而避免药物副作用，这样的效果如何？据麦姆斯咨询报道，美国国家标准技术研究所（National Institute of Standards and Technology, NIST）的研究员们获得了一项新专利授权，一种精确尺寸纳米胶囊的制备方法。这一方法使制药厂商的靶向给药梦想照进现实。

NIST使用微流控技术制备精确的纳米级球形胶囊。这款纳米级球形胶囊由脂质材料制成，这类生物分子也包含脂肪，因此这种球形胶囊被称为脂质体。本质上，脂质体是简化了的人造细胞膜，即细胞外壳。脂质体的内部可以容纳药 物，外部可以用特定癌细胞受体进行修饰。

NIST最近获得了一项新专利，关于一种精确尺寸纳米胶囊的制备方法，一股溶有生物分子（构建胶囊的成分）的流体（异丙醇）受两侧的水流作用而汇聚在一起。图（a）展示了汇聚流体的白光成像图，图（b）和（c）展示了流体的荧光成像图。红色部分表明了脂质分子的存在，脂质分子最初溶解于异丙醇中，绿色部分表明了水的存在。流体通过流道流动，流道宽度最大200微米或几百万分之一米，流体最终被汇聚于某一点，在该点溶解了的生物分子聚集成直径数百纳米或十亿分之一米的纳米胶囊

图像来源：A. Jahn, W.N. Vreeland, M. Gaitan, L.E.Locascio/美国国家标准技术研究所

通过这种方法制备出来的脂质体的典型直径为100-400纳米或十亿分之一米。这种尺寸范围有助于将脂质体结合到细胞表面，通常细胞的直径为1-10微米或几百万分之一米。

制备脂质体的典型方法包括将脂质溶液通过过滤器进行过滤，这种工艺会造成制备的脂质体尺寸差异较大。而且，这种方法会造成浪费，大量昂贵的药物无法被捕获到脂质体内部，最终被丢弃。

在NIST技术中，脂质材料被溶解在异丙醇中，包含脂质的溶液被压入一个狭窄的流道后，受到来自多个方向的水流冲击而汇聚在一起。脂质分子具有疏水性，在水流冲击下聚集在一起并行成球形脂质体。脂质体尺寸可以通过调节水流的流速来进行控制。

“我们可以精确控制脂质体的制备并通过流速调节来改变脂质体的尺寸。”在NIST物理测量实验室工作的Michael Gaitan说到。

研究人员可以把药物或其它感兴趣的分子溶解于水流中，Gaitan解释说。这些分子的浓度调节可以决定最终进入脂质体内部的药物量，所需药物量最低可以达到单分子水平。

该制备方法最初由基础研究开发而来，目前已经有多家公司感兴趣希望获得授权许可。Gaitan及其合作者Laurie Locascio正在寻找将单个分子放入充液胶囊的方法，用以研究单个分子在流体环境中的行为。以前的方法是将单个分子固定在载玻片上，但这并非自然环境，充满液脂质体则更接近细胞环境。一旦这种技术被成功开发，研究人员就可以自由制备多种尺寸的脂质体，潜在的给药应用也将逐渐明朗。研究人员的这项研究在去年年底获得了专利授权。。

“这项研究及相关专利在按需给药领域也有重大意义，在某种程度上也适用于个体化或精准医疗。”NIST材料测量实验室主任Laurie Locascio说到。

“这项专利如此重要的原因是，这是一项方法专利。”这是一种更通用的专利，Gaitan解释说，“这种方法不需要特定的实验装置，是一种可以通过多种途径都能实现的通用方法。”

展望未来，NIST纳米科学技术中心的研究员们将利用不同类型的纳米粒子制备更多的胶囊，继续开发更多基于该技术的应用。。Gaitan表示，尺寸和控制是纳米技术的关键。如果能制备出尺寸精确的纳米容器，将开启更多的新兴应用。