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'Waltzing'纳米粒子可以促进寻找更好的给药方法

印第安纳大学的研究人员发现,药物递送纳米粒子根据它们在相遇时的位置而不同地附着在它们的目标上 - 就像舞厅舞者用音乐改变它们的动作一样。

该研究于11月13日发表在ACS Nano杂志上,具有重要意义,因为治疗性颗粒与人体细胞受体位点结合后的“运动”可能表明药物治疗的有效性。例如,使用身体自身的免疫系统来对抗癌症等疾病的免疫疗法的有效性部分取决于“调节”细胞键强度的能力。“在许多情况下,药物的有效性不是基于它是否与细胞上的靶向受体结合,而是与它结合的程度有多大,”IU布鲁明顿艺术与科学学院助理教授严羽说。化学系领导这项研究。“我们越能观察到这些过程,我们就能越好地筛选药物的治疗效果。”在这项研究之前,研究人员认为当粒子与细胞上的受体结合时,粒子会减慢并被困。“但我们也看到了新的东西,”余说。“我们看到粒子根据它们被束缚在与受体结合的时间而不同地旋转。”

这是以前从未见过的,因为如果分子运动是华尔兹,那么科学家们只会看一个单身的舞者。为了进行他们的学习,Yu的团队介绍了舞伴。这些是两个纳米粒子 - 一个染成绿色,另一个是红色 - 配对在一起形成在荧光显微镜下可见的单个成像标记。然后,这种“纳米探针”被一种细胞膜涂层伪装,这种细胞膜涂层取自T淋巴细胞,这是一种在人体免疫系统中起作用的白细胞。这两种颜色允许研究人员在连接到细胞之前同时观察“旋转运动” - 在原位盘旋 - 和“平移运动” - 物理空间的运动。“我们发现粒子开始随机旋转,移动到摇摆运动,然后是一个盘旋运动,最后是一个有限的盘旋运动,”Yu说。“对这种广泛的旋转运动的观察 - 以及在不同时间点从一种形式到下一种形式的过渡 - 是全新的。”

此外,研究人员能够开始将这些不同的运动与不同的粘合强度联系起来。该小组选择用细胞膜“伪装”合成颗粒,因为这些颗粒不像人体免疫系统那样以与传统合成颗粒相同的方式作为异物消除。使用人体自身的细胞膜也消除了设计与特定细胞结合的复杂表面特征的需要,因为它们已经存在于现有的细胞膜中。Yu说,监测伪装T淋巴细胞的“华尔兹”以了解它们与肿瘤细胞的靶向结合是他们研究的下一阶段。

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