新技术有望彻底改变纳米医学

莫斯科物理技术学院的研究人员以及Shemyakin-Ovchinnikov生物有机化学研究所和俄罗斯科学院普罗霍罗夫综合物理研究所的同事们开发了一项突破性技术，以解决阻止将新药引入市场的关键问题。临床实践数十年。新解决方案几乎可以延长任何纳米药物的血液循环，从而提高其治疗效率。这位俄罗斯研究人员的研究发表在《自然生物医学工程》上，并在该杂志的“新闻与观点”部分进行了报道。

自19世纪末以来，化学化学的发展导致了从传统医学到具有严格定义的化学式的药物的转变。尽管已有150多年的历史，但这种范例仍然是现代药物绝对绝大部分的基础。它们的活性分子倾向于执行一个简单的功能：激活或失活某种受体。

但是，自1970年代以来，许多实验室一直在追求可以同时执行多种复杂动作的下一代药物。例如，通过一系列生化线索识别癌细胞，向医生发出肿瘤信号，然后通过毒素和加热破坏所有恶性细胞。

由于一个分子不能执行所有这些功能，因此必须使用更大的超分子结构或纳米颗粒。

然而，尽管迄今为止开发了各种各样的纳米材料，但只有具有高度特定功能的最简单的纳米材料才被纳入临床实践。使用治疗性纳米颗粒的主要问题与我们免疫系统的惊人效率有关。几千年来，进化完善了人体消除从病毒到烟尘微粒的纳米异物的能力。

当以合理剂量给药时，大多数人造纳米颗粒可在短短几分钟甚至几秒钟内被免疫系统清除出血液。这意味着无论药物多么复杂，大部分剂量甚至都没有机会与靶标接触，但通常会以毒性方式影响健康组织。

由MIPT纳米生物技术实验室负责人Maxim Nikitin领导的俄罗斯研究人员团队在最近的论文中提出了一项突破性的通用技术，该技术可以显着延长血液循环并提高多种纳米剂的治疗效率，而无需对其进行修饰。

该技术利用了以下事实：免疫系统不断清除血液中的旧“过期”红细胞(在人类中每天约占1%)。“我们假设，如果我们稍微加强这个自然过程，我们可能会欺骗免疫系统。尽管它正在忙于清除红细胞，但对治疗性纳米颗粒的清除却很少关注。重要的是，我们希望分散免疫系统的免疫力。最温和的方式，最好是通过人体的先天机制，而不是通过人工物质，” Maxim Nikitin说。

该团队找到了一个优雅的解决方案，该方案涉及向小鼠注射红细胞特异性抗体。这些是构成哺乳动物免疫系统基础的分子。他们认识到需要从身体中移除的实体，在这种情况下是RBC。该假设被证明是正确的，事实证明，小剂量的抗体(每公斤体重1.25毫克)非常有效，使纳米颗粒的血液循环延长了数十倍。权衡是非常适度的，小鼠的RBC水平仅下降5%，比符合贫血标准的小鼠少两倍。

研究人员发现，他们的方法被称为单核吞噬细胞系统的“细胞封锁”，普遍适用于所有纳米颗粒。它延长了仅8纳米的微小量子点，中等规模的100纳米颗粒和大微米尺寸的量子点以及批准用于人类的最先进的纳米剂(聚合物涂层的“隐形”脂质体)的循环时间。会伪装成高度惰性的聚乙二醇涂层，以躲避免疫系统。同时，无论是小剂量还是败血症，细胞封锁都不会损害人体抵御血液中细菌(天然微粒)的能力。

新技术使纳米粒子的应用范围广泛。在对小鼠的一系列实验中，研究人员在所谓的纳米剂向细胞的主动递送方面取得了巨大的进步。

它涉及配备有特殊分子以识别靶细胞的纳米颗粒。一个例子是使用针对识别T细胞的CD4受体的抗体。将药物递送至这些细胞对于治疗自身免疫和其他疾病将是有用的。小鼠中细胞封锁的诱导使纳米颗粒循环时间从通常的3-5分钟增加到一个小时以上。没有细胞阻断作用，清除速度太快，无法与靶细胞结合，但是在细胞阻断作用后，这些试剂表现出了极高的靶向效率，与体外获得的靶向效率相当。该实验凸显了新技术的巨大潜力，不仅可以增强纳米级试剂的性能，而且还可以使以前完全无效的纳米级药物在体内发挥作用。