科学家研制体内精准给药微型游泳器

探索微型游泳器在医学方面的应用是热点研究领域。近期,德国马克斯-普朗克研究所研究团队提出了一种基于氮化碳的光驱动微型游泳器,可用于体内药物递送,实现精准、可控地“按需”给药。该研究成果发表在《SCIENCE ROBOTICS》,题目为“Light-driven carbon nitride microswimmers with propulsion in biological and ionic media and responsive on-demand drug delivery”。

研究团队开发了以二维氮化碳聚庚嗪酰亚胺微粒(PHI)作为各种离子和生物介质中的光驱动微型游泳器。研究结果表明,该微型游泳器能够在浓度高达5M且无需专用燃料的多组分离子溶液中高速游泳,突破了此前光驱动微型游泳器的瓶颈问题。微粒的纹理和结构纳米孔隙率与光电特性之间有利的相互作用,促进了高盐度溶液中离子的相互作用,进而使得该微型游泳器具备高的离子耐受性。研究团队还通过对三种不同细胞系和原代细胞的细胞活力测试验证了该微型游泳器的生物相容性。游泳器的纳米孔中装载了一种模型抗癌药物阿霉素(DOX),从而在没有被动释放的情况下实现了185%的高装载效率。这种游泳器可以报告在不同pH条件下受控药物的释放情况,并可以通过控制照明按需触发释放药物。研究团队利用PHI的物质特性、环境敏感性和光诱导电荷存储特性,证明了在缺氧条件下DOX及其活性降解产物的光触发、促进释放,这使得该微型游泳器未来在缺氧肿瘤区域的诊断治疗方面开展应用成为可能。这种有机PHI微型游泳器既解决了当前光驱动微型游泳器面临的高离子耐受性、生物介质中无燃料高速推进、生物相容性等难题,又实现了按需释放物质等功能,为其在生物、医学、环境等方面开展潜在应用提供了支撑。

论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abm1421

注:此研究成果摘自《SCIENCE ROBOTICS》杂志,文章内容不代表本网站观点和立场,仅供参考。

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