科學家發現相變溫度及剛性調控脂質體藥物載體克服生理屏障的機制

2020-12-04 中國生物技術網

近日,《美國國家科學院院刊》(PNAS)以Temperature and rigidity mediated rapid transport of lipid nanovesicles in hydrogels 為題,在線報導了中國科學院上海藥物研究所和國家納米科學中心合作的最新研究成果。該研究為理性化設計脂質體作為藥物遞送系統提供了新視角和新思路。

脂質體由於其諸多優點在藥物遞送領域得到廣泛應用。目前上市的有鹽酸阿黴素長循環脂質體和兩性黴素B脂質體等10餘種產品。儘管脂質體已經被成功地應用到藥物治療領域,但其藥物遞送效率依然有待進一步提升。如何合理設計製備脂質體藥物載體,使其能夠有效克服多重生理屏障並精準地將藥物分子遞送至靶組織靶細胞,尚有待深入研究。

上海藥物所研究員甘勇和國家納米中心研究員施興華團隊根據不同種類的磷脂分子組成的脂質體在不同溫度下具有固態—凝膠態—液態的相轉變性質,以及脂質體在不同物態下表現出的力學差異性,提出了用相變溫度調控脂質體剛度並進一步影響其在生物凝膠中擴散的思想。研究發現,磷脂的組成決定了脂質體的相變溫度,且相變溫度與脂質體剛度正相關,即相變溫度越高脂質體的剛度越大。結合高分辨顯微鏡觀測和分子模擬技術,研究者對脂質體在黏液屏障中擴散的三維運動方式和力學機制進行了解析,發現具有不同相變溫度的脂質體在擴散過程中會產生不同的形變。當相變溫度接近於環境溫度時,脂質體具有適宜的剛度,可以形變成「類棒狀」結構,能夠高效地克服黏液屏障。而相變溫度太高的脂質體不具備形變能力,相變溫度太低的脂質體會因形變過大而陷於黏蛋白網格中。研究人員設計了可高效克服胃腸道多重生理屏障的脂質體遞藥系統,口服給藥後大鼠體內胰島素的相對生物利用度可達到13.7%。該研究揭示了相變溫度及剛性調節脂質體克服多重生理屏障的機制,為高效脂質體遞藥系統的理性化設計提供新思路。

該研究工作是在甘勇和施興華的指導下,分別由雙方所在課題組的博士俞淼榮、田發林和碩士研究生宋文藝等人協作完成,同時得到布朗大學教授高華健(美國工程院、科學院院士,中科院外籍院士)的指導建議。該研究得到國家自然科學基金和中科院戰略性先導科技專項的資助。

圖:具有不同相變溫度和剛度的脂質體大鼠口服灌胃後的體內輸運方式及藥物遞送效果

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