近期，中科院合肥研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心王俊峰研究員課題組在深入理解生物礦化蛋白調(diào)控納米晶體分子機(jī)制基礎(chǔ)上，綜合了無(wú)機(jī)納米載體和蛋白質(zhì)載體這兩種重要藥物遞送系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，成功設(shè)計(jì)合成安全且高效的納米魚(yú)雷狀的新型化療藥物遞送平臺(tái)，相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際期刊Chemical Engineering Journal上。
安全且高效的化療藥物遞送系統(tǒng)可以有效延長(zhǎng)藥物的半衰期，提高藥效，減少其毒副作用。近年來(lái)，基于脂質(zhì)體藥物載體開(kāi)發(fā)的化療藥物如Doxil(阿霉素脂質(zhì)體)和Onivyd(伊立替康脂質(zhì)體)已廣泛應(yīng)用于臨床。但是由于脂質(zhì)體類藥物載體結(jié)構(gòu)組裝松散，穩(wěn)定性較差，化療藥物在血液循環(huán)中十分容易泄漏，不僅導(dǎo)致病變區(qū)域的蓄積量低，而且潛在的心臟毒性風(fēng)險(xiǎn)高。隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，基于無(wú)機(jī)納米顆粒的開(kāi)發(fā)化療藥物載體可以有效地穩(wěn)定化療藥物，提高載藥效率，延長(zhǎng)血液循環(huán)中的半衰期并且可以賦予藥物綜合診斷和治療的能力。另外，基于蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)化療藥物載體具有良好的生物相容性和生物降解性，易于修飾，可提高藥物穩(wěn)定性，降低或消除免疫原性和副作用。然而，這兩種遞送系統(tǒng)仍有其自身的局限性，主要表現(xiàn)為無(wú)機(jī)納米顆粒的生物毒性和蛋白質(zhì)載體的載藥效率較低。因此，同時(shí)結(jié)合無(wú)機(jī)納米顆粒和蛋白質(zhì)載體的優(yōu)勢(shì)是一個(gè)重要策略來(lái)優(yōu)化藥物輸送系統(tǒng)。
受生物礦化過(guò)程的啟發(fā)，利用生物大分子（蛋白質(zhì)）進(jìn)行仿生合成已成為構(gòu)建具有高生物相容性和穩(wěn)定性的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料的重要方法。基于此前課題組相關(guān)研究的基礎(chǔ)（Journal of Materials Chemistry B, 2017, 5(16): 2888-2895；ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(51): 56701-56711；PNAS，2022，Vol. 119 No. 45），團(tuán)隊(duì)成功地利用礦化BSA蛋白仿生合成體系實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)納米與蛋白有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建出白蛋白-磁鐵礦納米魚(yú)雷藥物載體，實(shí)現(xiàn)了疏水化療藥物阿霉素的高效裝載。新型納米魚(yú)雷藥物載體由白蛋白與四氧化三鐵組成，具有極佳的生物兼容性，可以被生物體高效吸收和降解。多項(xiàng)的體外與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明新型載體兼顧了無(wú)機(jī)納米和蛋白載體的優(yōu)勢(shì)，有效地解決了疏水性小分子化療藥物的泄露問(wèn)題，延長(zhǎng)了血液循環(huán)中的半衰期，完成了藥物高效定點(diǎn)胞內(nèi)運(yùn)送和腫瘤抑制。除此以外，基于透射電鏡、分子動(dòng)力學(xué)模擬和計(jì)算模型，團(tuán)隊(duì)提出了蛋白質(zhì)-藥物-納米顆粒復(fù)合納米魚(yú)雷的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果證實(shí)了阿霉素(Dox)包封穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，揭示了納米魚(yú)雷作為藥物載體的構(gòu)效關(guān)系，拓展了藥物傳遞系統(tǒng)的研究范圍。
強(qiáng)磁場(chǎng)中心博士生趙享龍和博士后許帥為該論文的共同第一作者，強(qiáng)磁場(chǎng)中心王俊峰研究員和馬坤助理研究員為文章的通訊作者。該項(xiàng)研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重大專項(xiàng)、中科院合肥研究院院長(zhǎng)基金以及國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置”（SHMFF）的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140440
圖.新型納米魚(yú)雷藥物遞送平臺(tái)具有極高生物兼容性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有效提高藥物裝載效率與藥效
