约翰·霍普金斯大学医学院
用于测试纳米粒子的细胞的显微镜图像
这里的细胞经过基因工程改造，在携带纳米颗粒进入细胞的内体被打开时发出荧光
信用:乔丹格林；约翰·霍普金斯医学院 约翰·霍普金斯医学院的研究人员开发了一种颜色编码的测试，可以快速显示新开发的纳米粒子——用于运送药物、疫苗和其他疗法的超小隔间——是否能将货物运送到靶细胞中
从历史上看，纳米颗粒对细胞内的胞质溶胶的释放速率非常低，仅释放其内含物的1%-2%
这种新的测试工具是专门为测试纳米粒子而设计的，可以推进对下一代生物药物的研究
这项技术建立在目前用于对抗癌症和眼疾的纳米粒子，以及包括导致新冠肺炎的新型冠状病毒病毒在内的病毒疫苗的基础上
研究人员报告了该工具的细节，在实验室培养的小鼠细胞和活体小鼠中进行了测试
5期《科学进展》
Ph的Jordan Green说:“目前许多纳米粒子的评估工具只测试纳米粒子是否到达细胞，而不是治疗是否能成功逃离内体的降解环境，到达细胞的胞质溶胶内部，这是药物发挥作用所需的位置。”
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约翰·霍普金斯大学医学院生物医学工程教授
他说，这种新工具是用来跟踪位置和纳米粒子释放的
先前的研究估计，只有大约1%-2%的被细胞“吃掉”的纳米颗粒能够逃离捕获它们的细胞隔间，以避免被消化或“吐出来”
“除了货物的属性，纳米粒子的化学属性决定了它是否被细胞接受，是否能够逃避细胞的防御
为了克服这些最终交付的障碍，格林和他的团队设计了一个筛选工具，评估数百种纳米粒子制剂不仅能到达细胞，还能评估纳米粒子携带货物到达细胞内部的效率
这项测试使用了实验室中生长的小鼠细胞，这些细胞经过基因工程改造，携带一种叫做Gal8-mRuby的荧光标记，当吞噬纳米颗粒的细胞包膜打开时，它会发出橙红色的光，将它的货物释放到细胞中
然后通过计算机程序分析该过程的图像，该程序使用红色荧光快速跟踪纳米粒子的位置，并通过评估橙红色荧光的量来量化纳米粒子释放到细胞中的效率
利用这种技术，实验室可以在几个小时内筛选出数百种独特的纳米粒子，并提供纳米粒子吸收和货物运输的详细信息
在小鼠实验中，格林和他的团队使用了可生物降解的纳米粒子，这些纳米粒子携带着一种叫做荧光素酶的基因，这种基因可以使细胞发光
研究人员随后追踪老鼠细胞是否接受了这种基因并开始表达它——像闪电虫一样照亮目标细胞
格林的团队发现，细胞测试中表现最好的纳米粒子与活体小鼠的纳米粒子基因递送表现有很高的正相关性，表明纳米粒子检测是成功货物递送的良好预测指标
在进一步的小鼠研究中，研究人员发现，基于聚合物的纳米粒子中不同的化学基团组合导致纳米粒子靶向不同的组织类型
通过分析粒子在小鼠体内的行为，研究人员发现，聚合物的化学特性可以将纳米粒子基因治疗导向特定的靶细胞，如肺中的内皮细胞或脾中的B细胞
格林说:“通过微调微小的化学变化，我们可以将纳米粒子导向特定的组织，甚至特定的细胞。”
“这将使我们能够开发更精确的治疗方法，从而提高疗效和安全性
" 生物药物的纳米粒子递送是一个不断发展的领域，特别是对于基因疗法和疫苗
参与这项研究的其他研究人员包括袁瑞
朱舒·威尔逊
汉娜·M·曾
山形，迪普蒂·苏哈卡，辛西娅·阿
伯林尼克和唐纳德·J
约翰·霍普金斯大学医学院的扎克；约翰·霍普金斯大学医学院和贝雷学院的马兰妮·康格；阿斯利康的安东尼·图埃斯卡
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