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由 Bradley Smith 教授領(lǐng)導(dǎo)的圣母大學(xué)的一組研究人員偶然發(fā)現(xiàn)了一種新技術(shù)，可以通過(guò)將現(xiàn)有藥物加載到改性二氧化硅顆粒中來(lái)提高現(xiàn)有藥物的有效性，詳見(jiàn) Nanoscale雜志。圖片來(lái)源：Nanoscale，2022 年，DOI：10.1039/D2NR05528G，皇家化學(xué)學(xué)會(huì)

圣母大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種通過(guò)將藥物加載到熱改性二氧化硅顆粒中來(lái)提高藥物有效性的低成本方法。改變后的顆粒可以保留化學(xué)物質(zhì)并控制它們的釋放速率，從而為改進(jìn)藥物輸送系統(tǒng)和對(duì)生物礦化的新認(rèn)識(shí)提供了途徑。

Nanoscale雜志報(bào)道的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)的技術(shù)提供了一種低成本的方法來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)有藥物的有效性。

(資料圖片僅供參考)

“如果你把沙子加熱到 500 攝氏度，什么都不會(huì)改變，”圣母大學(xué) Emil T. Hofman 科學(xué)教授 Bradley Smith 說(shuō)。因此，當(dāng)在他的實(shí)驗(yàn)室工作的化學(xué)與生物化學(xué)系的兩名博士生翟燦嘉和卡桑德拉謝弗發(fā)現(xiàn)他們改變了粒子的結(jié)構(gòu)時(shí)，同時(shí)擔(dān)任圣母大學(xué)綜合成像設(shè)施主任的史密斯感到很困惑。二氧化硅——沙子的主要成分——溫度為 80 攝氏度，類(lèi)似于一杯咖啡的溫度。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)是偶然發(fā)生的。這些顆粒在顯微鏡下非常小——只有人類(lèi)頭發(fā)直徑的千分之一。但就像新衣服包裝上標(biāo)有“硅膠”的較大顆粒一樣，這些顆粒是多孔的，可以保留化學(xué)物質(zhì)。在這種情況下，該化學(xué)物質(zhì)是一種用于檢測(cè)小鼠腫瘤的藍(lán)色染料。

這種在史密斯實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的新染料需要很長(zhǎng)時(shí)間才能進(jìn)入顆粒的狹窄孔隙。因此，為了讓分子移動(dòng)得更快，Shaffer 和 Zhai 將混合物加熱到剛好沸騰并放置一整夜。當(dāng)他們第二天回來(lái)時(shí)，他們可以看到顆粒變成了藍(lán)色。

為了確認(rèn)染料已完全注入，Shaffer 和 Zhai 尋求了圣母大學(xué)綜合成像設(shè)施顯微鏡專(zhuān)家 Tatyana Orlova 和 Maksym Zhukovskyi 的幫助。

圖片來(lái)源：Nanoscale，2022，DOI：10.1039/D2NR05528G，皇家化學(xué)學(xué)會(huì)

Orlova 和 Zhukovskyi 制作了高分辨率電子顯微鏡圖像，顯示不僅注入了染料，二氧化硅顆粒本身也發(fā)生了形狀變化。最初的粒子是孤立的球體，上面點(diǎn)綴著像??橘子皮一樣的小孔。新結(jié)構(gòu)是球形的，由較小的染料填充球組成。它們到處都有小開(kāi)口，露出里面的空心。整個(gè)裝置就像一個(gè)空心的覆盆子。

在最初的發(fā)現(xiàn)令人驚訝之后，出現(xiàn)了一些實(shí)際問(wèn)題。研究人員還可以將哪些其他化學(xué)物質(zhì)裝入類(lèi)似的覆盆子狀顆粒中？而且，最重要的是，這些化學(xué)物質(zhì)即使在其周?chē)Y(jié)構(gòu)改變形狀后仍會(huì)保持活性嗎？

博士生 Jordan Chasteen 回答了這些問(wèn)題，并使用抗癌藥物重復(fù)了這個(gè)過(guò)程。經(jīng)過(guò)一系列測(cè)試，他證實(shí)載入顆粒中的抗癌藥物仍然具有活性，能夠殺死癌細(xì)胞。

史密斯說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)為使現(xiàn)有藥物更有效提供了一種新工具。

“我們現(xiàn)在擁有的是一種遍歷整個(gè)含胺藥物目錄的方法，通過(guò)遵循我們發(fā)現(xiàn)的簡(jiǎn)單步驟，我們可以創(chuàng)建現(xiàn)有藥物的新版本，這些藥物可能更有效或副作用更少， “ 他說(shuō)。

史密斯和他的學(xué)生發(fā)現(xiàn)，加載過(guò)程中的細(xì)微變化使他們能夠改變顆粒的厚度，從而提供了大量新的選擇來(lái)微調(diào)顆粒以不同的速率釋放藥物。新粒子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)還可能使其加載不止一種成分——例如，外層是一種藥物，“覆盆子”內(nèi)部是一種染料——以增強(qiáng)研究人員觀察藥物釋放方式的能力。

此外，史密斯說(shuō)，這種新粒子還揭示了一種鮮為人知的生物現(xiàn)象，即生物礦化。

“我們發(fā)現(xiàn)含胺藥物具有某些化學(xué)特性，可以加速二氧化硅的降解和重整過(guò)程，我們認(rèn)為這與自然界中發(fā)生的事情相似，”他說(shuō)。史密斯舉了一個(gè)例子，硅藻，一種微小的浮游生物，以及它們由二氧化硅形成的精致的玻璃狀外殼。

“這些微生物有一種機(jī)制，可以讓它們吸收沙子并將其重塑成它們的殼，”他說(shuō)?！昂苊黠@，他們使用有機(jī)分子在相對(duì)較低的溫度下做到了這一點(diǎn)。我們發(fā)現(xiàn)的可能是該過(guò)程背后的一些化學(xué)反應(yīng)?！?/p>

隨著史密斯和他的實(shí)驗(yàn)室不斷創(chuàng)新，他們從大自然和實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)中獲得靈感?！斑@里的廣泛教訓(xùn)，”他說(shuō)，“我們可以在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)自然過(guò)程是如何運(yùn)作的，然后我們可以利用這些知識(shí)并模仿這些過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)全新的東西?！?/p>版權(quán)聲明：本文轉(zhuǎn)載僅僅是出于傳播信息的需要，并不意味著代表本網(wǎng)站觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性；如其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)站轉(zhuǎn)載使用，須保留本網(wǎng)站注明的“來(lái)源”，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任；作者如果不希望被轉(zhuǎn)載或者聯(lián)系轉(zhuǎn)載稿費(fèi)等事宜，請(qǐng)與我們接洽。

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