作者:詹姆斯·厄顿，华盛顿大学 这些图像显示了在显微镜下拍摄的小鼠乳腺癌细胞
在两幅图像中，绿色表示细胞膜，蓝色表示细胞核
下图中的细胞已经用载有紫杉醇的纳米粒子处理过，而上图中的细胞没有
红色表示细胞内部存在纳米颗粒
比例尺为50微米
信用:穆等
，今日材料，2020 药物输送是癌症治疗中反复出现的难题
科学家已经开发了许多抗癌疗法
但是这些药物通常会损害健康组织，药物甚至会在到达肿瘤部位之前在血液中分解
抗癌药物如果溶解在某些化学溶液中，可以持续更长时间，但许多药物具有潜在的毒副作用
纳米粒子是一种很有前途的药物传递系统
也被称为纳米载体，这些微小颗粒可以与药物结合，并保护它们不被降解，直到它们进入肿瘤细胞
但是它们作为药物载体和药物保护物的有效性，以及对患者的潜在毒性，在很大程度上取决于它们的大小、组成和化学性质
平衡这些竞争因素是一个微妙的过程
虽然研究人员在过去十年中在纳米医学方面取得了重大进展，但设计和合成能够输送足够药物治疗实体肿瘤的小而稳定的纳米粒子仍然是一项艰巨的挑战
今年早些时候，华盛顿大学的科学家宣布，他们已经用一种基于纳米粒子的药物配送系统实现了这样的平衡，这种系统可以安全地将一种有效的抗癌药物输送到血液中
正如他们在5月份发表在《今日材料》上的一篇论文中所报道的，他们的纳米粒子是从甲壳质中提取的，甲壳质是一种天然的有机聚合物，除了别的以外，它还构成了虾的外壳
由UW材料科学与工程和神经外科学教授张敏勤领导的研究小组证明，他们的几丁质衍生系统可以成功地将紫杉醇(一种强效抗癌药物，也称为紫杉醇)通过血液运送，并抑制小鼠体内的肿瘤生长和扩散，也称为转移
纳米粒子没有显示出副作用，可能是因为它们部分来自天然聚合物
纳米工程系统研究所和分子工程与科学研究所的研究员张说:“这可能会形成一种新型纳米粒子输送系统的基础，这种系统可以在体内安全地输送抗癌药物，而且纳米粒子材料不会产生毒副作用。”
这些图像显示了取自小鼠乳腺肿瘤的组织样本
左边的图片来自一个没有接受任何抗癌药物的肿瘤
右边的图片来自一个用紫杉醇纳米粒子治疗的肿瘤
右边的细胞形状异常，被白色的“气泡”区域隔开，这在用紫杉醇治疗的小鼠肿瘤中可见
比例尺为75微米
信用:穆等
，今日材料，2020 这些纳米粒子一旦装载了紫杉醇，大约是20个
直径6纳米
根据美国的数据，这大约是人类头发宽度的1/4000
S
国家纳米技术倡议
这些粒子小到足以穿过血管，到达潜在的致密肿瘤部位
张的团队首先将紫杉醇颗粒装载到更长的几丁聚糖链上，这种物质来源于甲壳质
纳米纤维在实验室或体内暴露于血清(一种血液蛋白)时会分解形成纳米颗粒
研究人员表明，装载药物的纳米纤维在注射到小鼠体内时，由于血液中的血清蛋白，会迅速分解成微小的纳米颗粒，并可以在血液中自由循环，进入器官并到达肿瘤部位
研究小组对载有紫杉醇的纳米粒子进行了一系列实验，以观察它们对肿瘤的作用
在小鼠乳腺癌细胞的细胞培养物中，大多数癌细胞在治疗后48小时显示出细胞死亡的迹象，这表明纳米颗粒相关的紫杉醇可以进入癌细胞并至少像自由漂浮的紫杉醇一样损害细胞生长
在小鼠中，可分解成纳米颗粒的紫杉醇负载纳米纤维显示出90%的乳腺肿瘤生长抑制作用，相比之下，目前广泛使用的临床溶液中注射的紫杉醇的抑制作用约为66%
纳米粒子还抑制小鼠黑色素瘤生长达75%
在小鼠的单独实验中，与临床溶液中的紫杉醇不同，载有紫杉醇的纳米颗粒还能防止乳腺癌扩散到身体的其他部位
除了这些对肿瘤有希望的发现之外，研究小组还发现，纳米粒子使紫杉醇在血液中的循环时间更长，使药物有更多的时间到达肿瘤部位
在小鼠的血流中，紫杉醇相关纳米粒子的半衰期接近25小时，而在临床溶液中注射紫杉醇的半衰期不到2小时
注射纳米纤维的小鼠没有显示出毒副作用的迹象，表明纳米颗粒本身不会对组织造成伤害
相比之下，目前广泛用于紫杉醇的临床溶液会导致小鼠肝脏毒性和其他副作用
张认为，壳聚糖衍生的纳米粒子可以形成一个无毒的肿瘤药物传递系统的基础，使治疗药物在体内停留更长时间，以抑制肿瘤的生长和转移
“这是一个非常有希望的发现
目前用于抗癌药物的许多给药系统都有毒副作用，并且不能在患者体内保护药物很长时间，”张说
“这种纳米颗粒具有所有你希望药物进入肿瘤细胞的特征
原位制备的小分子壳聚糖基纳米载体具有独特的生物相容性和生物可降解性，为抗癌药物传递提供了新的策略，并具有快速转化为临床药物的巨大潜力
"
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