研究人员创造出了能将药物有效送达病灶的花形粒子。 这些粒子可通过医学成像技术进行跟踪和控制，在小鼠身上成功进行初步测试后，显示出治疗癌症和心血管疾病的前景。
这些花朵状氧化锌颗粒大小为3微米（彩色电子显微镜图片）。 图片来源：Dong Wook Kim / 马克斯-普朗克智能系统研究所
多年来，科学家们一直在寻找将药物输送到体内特定靶点的方法。 例如，考虑将抗癌药物直接送达肿瘤，确保它们只在这一特定部位发挥作用，而不会对身体其他部位产生副作用。 目前正在研究确定可与活性成分结合的载体微粒。
这些微粒必须满足某些要求，包括以下三点：首先，它们必须能够吸收尽可能多的活性物质分子；其次，必须能够利用超声波等简单技术引导它们通过血液；第三，必须能够利用非侵入性成像程序跟踪它们在体内的行程。 最后一点是验证药物是否成功输送的唯一方法。
这些颗粒类似于微小的纸花或沙玫瑰，并以自组织的方式组装在一起。 图片来源：Kim 等人，Advanced Materials 2024
寻找一种能满足所有这些要求的单一解决方案一直是一项挑战。 然而，苏黎世联邦理工学院领导的一个研究小组推出了一类特殊的粒子，可以满足所有这些标准。 这些粒子不仅有效，而且在显微镜下看起来非常醒目，就像微小的纸花或沙漠玫瑰。 它们由极薄的花瓣组成，自行排列成花朵。 这些花粒的直径为一到五微米，比红细胞略小。
它们的形状有两大优点。 首先，与花朵的大小相比，花朵颗粒具有巨大的表面积。 密密麻麻的花瓣之间的空隙只有几纳米宽，就像毛孔一样。 这意味着它们可以吸收大量的治疗活性物质。 其次，花瓣可以散射声波，也可以涂上吸收光线的分子，因此可以很容易地通过超声波或光声成像使其可见。
Daniel Razansky和Metin Sitti领导的研究小组在Advanced Materials上发表的一项研究中报告了这些发现。 Razansky 是苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学双聘的生物医学成像教授。 Sitti 是微型机器人学专家，不久前曾在苏黎世联邦理工学院和斯图加特马克斯-普朗克智能系统研究所担任教授，后调往伊斯坦布尔 Koç 大学工作。
这项研究的共同作者、拉赞斯基研究小组的博士生保罗-弗雷德（Paul Wrede）说："以前，研究人员主要研究利用超声波或其他声学方法在血液中传输微小气泡的方法。我们现在已经证明，固体微粒也可以用声学方法引导"。 与气泡相比，花粒子的优势在于可以装载更多的活性成分分子。"
研究人员在培养皿实验中证明，花粒子可以装载抗癌药物。 他们还将这些微粒注射到小鼠的血液中。 利用聚焦超声波，他们能够将微粒保持在循环系统内的预定位置。 尽管微粒周围的血液循环非常快，但他们还是成功地做到了这一点。 聚焦超声是一种将声波集中在局部位置的技术。"换句话说，我们并不只是注入微粒，然后期待最好的结果。 我们实际上是在控制它们。 研究人员希望这项技术有朝一日能用于向肿瘤或阻塞血管的血块输送药物。"
微粒可以由多种材料制成，并具有不同的涂层，这取决于它们的用途以及研究人员控制微粒位置的首选成像程序。Wrede说："基本的工作原理是基于它们的形状，而不是它们的材质。 在研究中，研究人员详细调查了由氧化锌制成的花粒子。 他们还测试了聚酰亚胺制成的颗粒以及由镍和有机化合物组成的复合材料。"
现在，研究人员希望完善他们的概念。 他们计划先进行更多的动物试验，之后这项技术可能会造福心血管疾病或癌症患者。
编译自/ScitechDaily
