美国物理研究所
静脉注射纳米粒子体内递送过程中的障碍(红色)
荣誉:西蒙尼·伯杰、马丁·伯杰、克里斯托夫·班茨、迈克尔·马斯科斯和恩斯特·瓦格纳 信使核糖核酸疫苗是纳米医学这一有前途领域的一个主要例子
但是，不幸的是，在设计和应用纳米颗粒作为含有核酸或蛋白质药物的生物药物的有效递送载体方面，进展非常缓慢
药物递送研究的一个最近的障碍是在体外(活生物体外部)和体内(活生物体内部)性能之间观察到的弱相关性
这个问题在早期阶段并不清楚，当时药物纳米载体的细胞递送主要在标准细胞培养中进行测试
随着在小鼠或人类患者中出现先进的体内药理学研究，用于治疗应用的细胞培养测试的低可靠性和有效性变得明显
当纳米粒子通过静脉注射时，它们会面临一些不同于体外情况的障碍，例如当它们遇到血液成分时
纳米粒子通常被生物分子多层(蛋白质电晕)覆盖，这改变了纳米粒子的理化性质、药代动力学和毒性特征
在《生物物理学评论》中，德国的研究人员提供了纳米粒子周围形成的蛋白质电晕及其对这些纳米粒子的物理化学和生物特性的影响的前沿特征
慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的合著者西蒙尼·伯杰说:“当根据体外数据预测体内性能时，建议结合几种分析和生物表征方法，以更详细地了解纳米粒子的体内特性和行为。”
选择生物流体(血清、血浆或全血，以及动物来源)和建立标准化方案对于更一致、更可靠和更全面的临床前研究来推导结构-活性关系和体外/体内相关性非常重要
伯杰说:“获得的关于蛋白质电晕形成的知识可以用来优化纳米医学应用的载体。”
研究人员指出，像体内生物分布和靶外效应这样的信息无法从体外实验中获得
但是新的高通量筛选方法，如条形码系统，可以使体内研究更加有效、经济和符合伦理
从小动物到大动物和人类的可译性仍存在一些不确定性，但生物信息学可以帮助确定最适合某些疾病的动物模型
伯杰说:“动物模型的替代方案，如微流控‘芯片上人体器官’技术或计算预测，可能是未来替代动物研究的有希望的策略。”
伯杰说，纳米医学显示出“巨大的潜力，通过广泛的应用，如癌症疫苗/免疫疗法或遗传疾病的治疗，彻底改变治疗领域。”
“通过适当且更具预测性的体外检测，临床前管道将变得更加高效、快速和经济
重要的是，动物实验可以被替代或者至少减少
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