这张示意图显示了经过疏水修饰的肽P1和P2，它们能够自组装成与河豚毒素结合的纳米结构(TTX)
作者简介:季天骄，博士，2006年9月，小羽实验室，自然生物医学工程
13, 2021
1号位钠通道阻滞剂，如河豚毒素和石房蛤毒素，是具有强大局部麻醉特性的小分子药物
它们可以缓解疼痛，对局部神经和肌肉没有毒性作用，是阿片类药物的一种有吸引力的替代品
但如果自行注射，它们很容易漂走，造成严重的全身毒性
将这些药物封装在安全的输送系统中一直是一个挑战:因为它们极易溶于水，所以它们往往会进入体内周围的水中
医学博士丹尼尔·小羽说:“毒性是有剂量限制的，你不可能得到持久的神经阻滞。”
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波士顿儿童医院生物材料和药物输送实验室主任，麻醉科、重症监护科和疼痛医学科研究副主席
纪天骄博士
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小羽实验室的前博士后，有一个仿生系统的想法，可以缓慢释放局部麻醉剂，延长其效果
正如《自然生物医学工程》9月刊所述，该系统模拟了人体自身的麻醉剂受体
模拟物抓住药物，系统一旦就位，就会缓慢释放麻醉剂，以最小的毒性提供长时间的神经阻滞
小羽实验室创造了许多缓释系统，包括输送河豚毒素的系统，但这是第一个劫持大自然设计的系统
虽然河豚毒素和石房蛤毒素是试验麻醉剂，但这种方法有可能应用于其他药物输送系统
从大自然中获取线索 为创建缓释系统，纪与合著者杨力博士
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和其他实验室成员，从P1和P2两种肽序列的混合物开始
这两种肽都是实际钠离子通道的一部分；当河豚毒素被输送到神经时，它同时与这两种肽结合
研究小组随后用长链疏水(防水)分子修饰了P1和P2
这导致产生的分子将自己组装成纳米结构，两种肽位于一起，模仿它们在钠通道上的定位方式
这些肽对吸收麻醉剂，就像它们吸收钠通道一样
生物激发的纳米纤维携带两种肽(显示为蓝色和紫色点的阵列)，这两种肽是由河豚毒素在电压门控钠通道上的自然结合位点上的肽修饰而来的
这些适应的肽与河豚毒素(显示为金六边形)结合，当纳米纤维被注射到神经附近时释放出来，提供了长时间的局部麻醉
学分:神奇色彩/自然生物医学工程 小羽解释说:“当你添加疏水链时，肽形成一条长纤维，成千上万的P1s和P2s在周围波动。”
“每组肽结合一个河豚毒素分子
想象一下像手一样的肽——如果你想抓住河豚毒素，你需要两只手一起抓住它
" 当这种结构被注射到目标神经附近时，河豚毒素通过扩散和其他过程缓慢释放，并在神经上与P1和P2结合
将设计付诸实施 然后，研究小组将含有河豚毒素的纳米结构进行测试，将它们注射到活老鼠的坐骨神经附近
麻醉剂在原地停留的时间比游离河豚毒素长，没有毒性组织反应，动物的神经行为测试显示，神经阻滞持续了长达16小时
季说:“通过劫持大自然的设计，我们创造了一种麻醉药物的合成受体，作为一种传递和释放系统。”
这个团队已经为他们的方法申请了专利
小羽说:“理论上，它可以应用于不同的药物和其他受体-药物相互作用。”
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