張良方，加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California, San Diego）納米工程系教授，同時也是納米醫(yī)學(xué)界的杰出人才，曾于2013年入選《麻省理工科技評論》的“35名35歲以下的創(chuàng)新者”（35 Innovators Under 35）榜單，2018年被選為美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會（AAAS）研究員。
近日，張良方教授和同學(xué)院納米工程學(xué)家Joseph Wang聯(lián)手設(shè)計一款新型的**載體——微型“小馬達(dá)”，可以驅(qū)動自身到達(dá)小鼠腸道的黏膜內(nèi)層，有望發(fā)揮更廣泛的抗感染保護(hù)效果。
這一巧妙的裝置，可以裝載藥物在嚙齒動物的消化系統(tǒng)中“穿行”，并最終靶向腸道內(nèi)壁。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Nano Letters》期刊。
研究團(tuán)隊表示，這一研究為“口服**”提供了新的思路，除了繞開了注射的步驟，還可以建立粘膜免疫（mucosal immunity）。
粘膜免疫是機(jī)體的“第一道防線”，鼻子、肺、陰道和消化道等與外界經(jīng)常接觸的組織中都存在粘膜。然后，幾乎所有已上市的**都無法刺激這一反應(yīng)。如果，**可以促使粘膜中的抗體反應(yīng)，這些抗體可以在感染到血液之前進(jìn)行抵制。
巧妙的“豌豆”
為了研發(fā)出直接靶向腸內(nèi)壁的**，研究團(tuán)隊希望創(chuàng)造出一種仿生的電動裝置（motorized device），能夠主動進(jìn)行免疫接種。
最終，他們研制出一種微小、自我推動的小武器——能夠攜帶金黃色葡萄球菌毒素（目前沒有預(yù)防這一感染的**）。這一“電動機(jī)”由鎂制成，并覆蓋有一層二氧化鈦（左邊有一個小孔，使鎂暴露在外）。
他們將這一電動機(jī)包裹在表達(dá)細(xì)菌毒素的紅細(xì)胞膜上（作為抗原），隨后再加上有助于該裝置黏著在腸壁上的聚糖涂層和對pH敏感的腸溶衣。
總之，機(jī)器的大小類似于一枚豌豆。
給小鼠口服后的反應(yīng)
一旦這一裝置通過胃部，保護(hù)層會降解，暴露的鎂“馬達(dá)”會在機(jī)體內(nèi)將水轉(zhuǎn)變成氫泡（hydrogen bubbles），并從小孔內(nèi)溢出，從而將裝置和細(xì)菌推向腸內(nèi)壁，粘附并產(chǎn)生粘膜免疫反應(yīng)。
“這一設(shè)備可以在胃腸道中自動降解，不會產(chǎn)生副作用。”張良方解釋道。
首先，他們在體外細(xì)胞中測試了這一設(shè)計，隨后在小鼠體內(nèi)進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)——給小鼠喂食這一設(shè)備，利用成像技術(shù)和糞便檢測來分析動物免疫反應(yīng)的強(qiáng)度。結(jié)果顯示，利用該裝置接種過**的小鼠表現(xiàn)出的免疫反應(yīng)明顯高于僅僅只服用抗原顆粒（沒有馬達(dá)裝置）的小鼠。
研究團(tuán)隊強(qiáng)調(diào)，這一研究還有很多工作要做，以證明它是提供某些**的方式。他們正致力于在動物模型中測試該系統(tǒng)，以確定這種增強(qiáng)的免疫反應(yīng)是否會轉(zhuǎn)化為疾病預(yù)防。
張良方認(rèn)為，這一研究最終可以用于治療腸道內(nèi)的癌癥。“越來越多的實(shí)驗(yàn)室正在研究納米級和微型裝置，以及將這些裝置應(yīng)用于醫(yī)療中，而不是僅僅關(guān)注更常規(guī)的藥物輸送方式。”他表示道。
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