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  抗癌藥物到達(dá)腫瘤內(nèi)部釋放，需要經(jīng)過(guò)血液循環(huán)、腫瘤組織內(nèi)積蓄和擴(kuò)散、進(jìn)而被腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞等過(guò)程。這一過(guò)程中山一重水一重，而且路上充滿風(fēng)險(xiǎn)——有的水溶性差使得藥效無(wú)法發(fā)揮，有的像沒(méi)頭蒼蠅找錯(cuò)了腫瘤所在的位置不能精準(zhǔn)釋放，有的則“出師未捷身先死”早早被體內(nèi)的免疫系統(tǒng)察覺(jué)當(dāng)作敵人直接被消滅掉了。

  為了讓抗癌藥物在體內(nèi)更好的循環(huán)、有更好的療效或者降低抗癌藥物對(duì)正常組織的殺傷性，利用納米材料包載抗癌藥物構(gòu)筑納米藥物，是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。

  近日，浙江大學(xué)黃飛鶴教授、毛崢偉教授和美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）喻國(guó)燦博士團(tuán)隊(duì)，研制出一種構(gòu)筑超分子多肽的新方法，其可控的多肽自組裝擁有多種形貌并可用于癌癥的光動(dòng)力治療中。這種新型藥物遞送體系，將光動(dòng)力治療的光敏劑-卟啉裝入新型結(jié)構(gòu)“潛艇”，進(jìn)而給藥直達(dá)腫瘤細(xì)胞。

  這項(xiàng)研究近日被國(guó)際知名雜志《自然·通訊》（Nature Communications）報(bào)道，第一作者為浙江大學(xué)化學(xué)系博士生朱黃天之，共同通訊作者為浙江大學(xué)化學(xué)系黃飛鶴教授、高分子系毛崢偉教授和美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）喻國(guó)燦博士。

內(nèi)源性物質(zhì)制造運(yùn)藥“貨船”

  做癌癥化療藥物的“偽裝”，其實(shí)過(guò)去科研人員用傳統(tǒng)的高分子材料，早就給光敏劑卟啉做過(guò)并用于光動(dòng)力治療，但這類納米藥物很多被體內(nèi)循環(huán)或免疫系統(tǒng)阻礙，治療效果不佳或有免疫毒性。

  于是，科研人員就想到能否用生物內(nèi)源性的物質(zhì)來(lái)構(gòu)筑藥物載體？研究人員很快鎖定了利用多肽制造“貨船”用于偽裝。多肽是基于內(nèi)源性氨基酸的生物材料（氨基酸也是構(gòu)成蛋白質(zhì)的分子），具有生物相容性好、細(xì)胞吞噬效率高、免疫毒性低等優(yōu)點(diǎn)，是生物化學(xué)領(lǐng)域中納米功能材料的最佳選擇之一。

  確定使用多肽后，研究人員就要開始設(shè)計(jì)這個(gè)“偽裝者”了。多肽的親水端是腫瘤細(xì)胞靶向序列，作為“導(dǎo)航儀”用于確定行進(jìn)方向到達(dá)腫瘤組織。多肽疏水的部分用于構(gòu)筑兩親組裝體和載藥。兩者以可交聯(lián)的序列連接，用于在后續(xù)的形貌轉(zhuǎn)變中起到定型的作用。

  為了更好地控制藥物的包載和納米材料的形貌，科研人員創(chuàng)新地將柱[5]芳烴引入用于調(diào)控組裝過(guò)程及組裝形貌。作為正五邊形的環(huán)狀化合物的柱[5]芳烴，中間的空腔可以容納客體分子，能賦予載藥“貨船”溫度響應(yīng)性，從而更方便的對(duì)納米材料進(jìn)行調(diào)控。

  “多肽與柱芳烴組成納米粒是一種全新的材料構(gòu)筑方式�！秉S飛鶴介紹，要給柱[5]芳烴修飾上甘醇鏈，才能讓柱[5]芳烴有更好的生物相容性。

文中所用多肽的序列和柱[5]芳烴衍生物的結(jié)構(gòu)式

加熱自組裝變身成為“潛艇”

  自組裝是小分子通過(guò)非共價(jià)作用力自發(fā)組裝成為大的組裝體的過(guò)程。打個(gè)比方說(shuō)建房子，小分子就是一個(gè)個(gè)磚塊，組裝體就是磚塊壘成的房子，非共價(jià)作用力就是粘磚塊的水泥。

  多肽用于生物材料已經(jīng)有許多報(bào)道，但是多肽組裝體的形貌調(diào)控依舊是一大難點(diǎn)。在不共價(jià)修飾多肽的情況下，其組裝形貌大多為納米線，且形貌無(wú)法隨外界刺激而轉(zhuǎn)變。納米線不利于被細(xì)胞攝取吞噬，藥物沒(méi)法進(jìn)入細(xì)胞依舊沒(méi)有治療效果。

  于是科研人員利用被甘醇鏈修飾的柱[5]芳烴，通過(guò)非共價(jià)作用力構(gòu)筑超分子多肽。得到的超分子多肽在加熱后會(huì)因?yàn)橹鵞5]芳烴從親水變成疏水，“變身”成為球形的納米粒子結(jié)構(gòu)。

  在加熱的過(guò)程中，親水的導(dǎo)航儀傾向于排布在納米粒子的外表面，依舊能起到導(dǎo)航作用。與此同時(shí)，作為疏水化合物的卟啉在此時(shí)混入載藥體系，被疏水的納米粒子內(nèi)核所包載，這時(shí)候新結(jié)構(gòu)的抗癌納米藥物就制成了。毛崢偉表示，組裝形貌調(diào)控就是一個(gè)重要的創(chuàng)新，多肽的組裝形貌從納米線變成納米粒子，可以做更多的生物實(shí)驗(yàn)。

  然而，用于生物實(shí)驗(yàn)的納米材料必須在37攝氏度左右使用，因此需要降溫。但是降溫后納米粒又會(huì)因?yàn)橹鵞5]芳烴變得親水而散掉回復(fù)原位，怎么辦？還記得剛開始設(shè)計(jì)的交聯(lián)序列么，這些半胱氨酸殘基在氧氣中加熱時(shí)會(huì)被氧化為胱氨酸，把多肽鏈牢牢鏈接在一起。因此即便溫度降回原位，仍是球狀的“潛艇”。朱黃天之說(shuō)到，這一設(shè)計(jì)使得我們的材料即使在高溫組裝，降低溫度后組裝形貌也較為穩(wěn)定，可用于后續(xù)的生物實(shí)驗(yàn)。

超分子多肽的自組裝調(diào)控過(guò)程和納米藥物的制備

通過(guò)光照扣動(dòng)扳機(jī)

  中外科研人員聯(lián)合研制的新型納米藥物具有可控的組裝形貌，良好的生物相容性等優(yōu)勢(shì)，“新瓶”制好如何裝入作為殺死腫瘤細(xì)胞手槍的卟啉這個(gè)“舊酒”呢？科研人員給出的答案很清楚——在多肽與柱[5]芳烴加熱自組裝過(guò)程中被包載進(jìn)入球形“潛艇”，偽裝穿越人體屏障，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)航找到腫瘤細(xì)胞，進(jìn)入到腫瘤細(xì)胞內(nèi)部。

  在光照條件下，卟啉像是被扣動(dòng)了扳機(jī)，發(fā)射出氧自由基對(duì)細(xì)胞造成破壞，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，科研人員將該納米藥物用于生物相容性好，免疫毒性低的光動(dòng)力治療。

包載卟啉的納米藥物用于光動(dòng)力治療的過(guò)程

  體內(nèi)和體外的研究表明，超分子的修飾策略及多肽的靶向性大大提高了光動(dòng)力治療效率�？蒲腥藛T表示，這種超分子多肽在多肽的修飾及腫瘤的精準(zhǔn)治療等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-10385-9