纳米技术将创造未来药物新样态

2023-06-13 10:33:12 来源：科技日报

“把DNA分子像丝线一样经纬交错，编织出一个信封，折叠进药物‘寄’给肿瘤，只有看到肿瘤才展开，这样不会误杀肿瘤之外的部分。”在日前召开的香山科学会议上，国家纳米科学中心研究员聂广军以一种神奇的纳米药物为例介绍了未来药物的发展方向。

(资料图)

“智能纳米药物正在发展成为智慧医疗时代的药物新样态。”中国科学院院士、国家纳米科学中心主任赵宇亮表示，将不同功能纳米分子有序定向组装，可创造出结构可控、多种性能的智能纳米药物。

让药物瞄准靶标的“靶向药物”一直被认为能够提高治疗效率、降低副作用。与会专家认为，纳米技术会让药物不断“活”起来，辨识病灶、执行程序、多重靶向、多步骤响应。

精准可控，挑战最复杂病理

“智能纳米药物的纳米尺度和智能属性，使其有能力到达现有医疗器件难以企及的体内微区。”赵宇亮表示，由于精准可控，它们可以被看成是个头小又执行力强的药物分子“战队”，有望执行各种各样的生物医学任务。

那么，智能纳米药物的战斗力如何呢？肿瘤被认为具有最复杂的病理环境，过去以传统药物对战“活”的肿瘤总会出现耐药问题。因此，在肿瘤领域“练兵”无疑将考验出智能纳米药物的实力和活力。

“肿瘤的有效治疗不仅是杀灭肿瘤细胞，还要根治肿瘤生长的‘土壤’。”聂广军表示，但“土壤”对传统的药物设置了“铜墙铁壁”。

研究表明，健康组织中基质细胞是“静息”状态，而肿瘤“土壤”里的基质细胞处于活化状态，其高度纤维化特点，构成致密的结缔组织“屏障”，使药物难以透过。

那么，智能纳米药物能不能穿透呢？“我们不仅穿透了这个屏障，还让肿瘤的基质细胞‘静息’下来，恢复常态。”聂广军介绍，他们设计了一种能“蜕壳”带电载体，一到肿瘤周边的微酸环境就脱下外壳，暴露出带正电的强穿透力内核，进入到肿瘤的基质细胞中。

“穿透成功后，载体上的药物释放出来，在细胞内‘治疗’细胞病态。”聂广军说，研究结果显示，这种药物配合化疗使用，将可显著提升疗效。

此外，DNA纳米技术、变化多样的脂质体、天然细胞分泌膜泡和细胞膜仿生修饰等纳米结构，使得活的纳米药物在其他领域展现了不俗的潜力。赵宇亮介绍，智能纳米药物在精准递送、基因治疗、免疫调控、组织修复、新型疫苗等方面都有明确的研究进展，有望实现疾病的智能诊疗。

如何能最大限度满足医疗中千变万化的诉求呢？赵宇亮认为，目前，智能纳米药物的研究工作主要是致力于开发各种新材料及其相应的微纳米合成和加工技术，未来可以结合更多的临床需要，制备出具有不同功能和应用场景的智能纳米药物。

强强“合体”，敢想就能实现

“活”的药物还应该会做“逻辑题”。华东师范大学生命科学学院研究员叶海峰介绍，在近些年的研究中，合成生物学让药物在工作时懂得“选择”，自己执行“对症下药”的指令。

“合成生物学通过基因线路的设计，能够创造出调控‘开关’等元件，比如一定频率的光、食物中的小分子等都可以成为药物执行任务的‘指令’。”叶海峰说，合成生物学技术的加入，将推动智能药物更广泛使用。

“我们设计的在体内自主工作的细菌‘机器人’就融合了两个学科的技术。”聂广军介绍，“机器人”上的纳米载体携带肿瘤抗原，被带到肠道免疫细胞附近后可产生肿瘤疫苗的效果，但由于不断刺激会导致免疫耗竭和耐受，团队给“机器人”加了一个“糖水”开关。这个“糖水”开关正是合成生物学的元器件，实现了用阿拉伯糖启动“机器人”的功能。

“作为生物学中的重要新兴学科，合成生物学与纳米生物学的交叉研究，衍生出一个全新的研究领域，即合成纳米生物学。”赵宇亮表示，纳米科学与工程技术就是一个多学科的交叉互补合作研究范式，将助力智能纳米药物取得大量的应用成果，成为复杂疾病诊疗的更有效工具。

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