宾夕法尼亚州立大学 酶包被的原始细胞的可调趋化性可以导致精确的药物递送
图示被称为脂质体的原始细胞，其外表面附着有酶(绿色)，通过微流体装置移动
根据酶的不同，原细胞可以向化学信号的梯度移动或远离化学信号的梯度(灰点)
学分:宾夕法尼亚州立大学安比卡·索马桑达 合成的原始细胞可以被制造成朝向或远离化学信号，这是开发新的药物输送系统的重要一步，该系统可以靶向体内的特定位置
宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员通过在原细胞表面涂上酶——催化化学反应的蛋白质——能够在微流体设备中控制原细胞在化学梯度中的运动方向
一篇描述这项研究的论文发表在2019年11月18日的《自然纳米技术》杂志上
凡尔纳博物馆的艾尤斯曼·森说:“未来的愿景是让微型‘机器人’将药物输送到需要的特定位置。”
宾夕法尼亚州立大学化学教授，研究小组组长
“目前，如果你用抗生素治疗腿部感染，它会扩散到全身
因此，你必须服用更高的剂量，以便在需要的地方给你的腿注射足够的抗生素
如果我们能够控制药物输送系统的定向运动，我们不仅可以减少所需的药物量，还可以提高其输送速度
" 解决控制方向的一种方法是药物输送系统识别并向感染部位发出的特定化学信号移动，这种现象称为趋化性
许多生物利用趋化性作为生存策略，寻找食物或逃避毒素
先前的研究表明，酶经历趋化运动，因为它们催化的反应产生可以利用的能量
然而，大部分工作都集中在正向趋化性上，即向化学物质的转移
到目前为止，很少有人研究负趋化性
“可调的”趋化性——控制朝向和远离不同化学信号的运动方向的能力——从未被证明过
研究人员制造了大小一致的原始细胞，即称为脂质体的小囊，其成分与组成自然细胞的成分相同
然后他们可以将不同的酶附着在这些原始细胞的外表面
他们在这项研究中使用的酶是过氧化氢酶、脲酶和三磷酸腺苷酶
这些酶将特定的反应物转化为产物；例如，过氧化氢酶将过氧化氢转化为水和氧气
宾夕法尼亚州立大学的研究生、该论文的第一作者安比卡·索马桑达说:“我们将涂有酶的脂质体放在微流体装置中，保持酶的反应物或产物的梯度。”
“然后我们可以测量脂质体朝向或远离特定化学物质的运动
" 在他们的实验中，过氧化氢酶包被的原细胞向它们的反应物移动，而脲酶包被的原细胞远离它们的反应物
根据浓度的不同，包被三磷酸腺苷酶的原细胞可以向反应物移动，也可以远离反应物
“为了有效地输送药物，你需要两样东西:携带药物的能力和精确控制运动的能力，”森说
“我们使用的原始细胞内部可以填充有效载荷，我们现在越来越接近于精细控制它们的运动
" 除了森和索马桑达，宾夕法尼亚州立大学的研究团队还包括苏哈迪普·戈什、法扎德·莫哈耶拉尼、林尼西亚·恩
梅森堡，杨，保罗S
克雷默和达雷尔·韦莱戈尔
这项研究由美国政府资助
S
国家科学基金会化学机械组装中心
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