即插即用纳米粒子可以更轻松地处理各种生物目标
加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了模块化纳米颗粒，可以轻松定制以针对不同的生物实体，例如肿瘤、病或素。纳米颗粒的表面经过精心设计，可以承载任何选择的生物分子，从而可以定制纳米颗粒以适应从靶向药物输送到中和生物制剂等广泛的应用。
这项技术的美妙之处在于它的简单性和效率。研究人员现在可以采用模块化纳米颗粒基础并方便地附着针对所需生物实体的蛋白质，而不是为每个特定应用制作全新的纳米颗粒。过去，为不同的生物靶标制造不同的纳米颗粒每次从开始到结束都需要经历不同的合成过程。但通过这项新技术，可以轻松修改相同的模块化纳米粒子基础，以创建一整套专门的纳米粒子。
“这是一种即插即用的平台技术，可以快速修饰功能性生物纳米颗粒，”加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授张良方说。
张和他的团队在 10 月 30 日发表在《自然纳米技术》上的一篇论文中详细介绍了他们的工作。
模块化纳米粒子由涂有转基因细胞膜的可生物降解聚合物核心组成。其模块化设计的关键是一对合成蛋白质，称为 SpyCatcher 和 SpyTag，它们专门设计用于自发且排他地相互结合。这对常用于生物学研究中以组合各种蛋白质。在这项研究中，张和他的团队利用这对技术创建了一个系统，可以轻松地将感兴趣的蛋白质附着到纳米颗粒表面。
它的工作原理如下：SpyCatcher 嵌入纳米颗粒表面，而 SpyTag 与目标蛋白质(例如针对肿瘤或病的蛋白质)进行化学连接。当 SpyTag 连接的蛋白质与 SpyCatcher 修饰的纳米粒子接触时，它们很容易相互结合，使感兴趣的蛋白质能够毫不费力地附着在纳米粒子表面。例如，为了靶向肿瘤，SpyTag 可以连接到一种旨在寻找肿瘤细胞的蛋白质上，然后将该 SpyTag 连接的蛋白质附着到纳米颗粒上。如果目标转移到特定病，过程也同样简单：只需将 SpyTag 与针对该病的蛋白质连接起来，并将其附着到纳米颗粒表面。
“这是一种非常简单、精简且直接的方法，可以为任何生物应用功能化纳米粒子，”张说。
为了制造模块化纳米粒子，研究人员首先对人胚胎肾 (HEK) 293 细胞(生物研究中常用的细胞系)进行基因改造，以在其表面表达 SpyCatcher 蛋白。然后将细胞膜分离，破碎成更小的碎片，并涂在可生物降解的聚合物纳米颗粒上。
随后将这些纳米颗粒与 SpyTag 连接的蛋白质混合。在这项研究中，研究人员使用了两种不同的蛋白质：一种针对表皮生长因子受体(EGFR)，另一种针对人表皮生长因子受体2(HER2)，这两种蛋白质普遍存在于各种癌细胞的表面。
作为概念证明，研究人员在患有卵巢肿瘤的小鼠中测试了这些纳米颗粒。这些纳米颗粒装载有化疗药物多西紫杉醇，每三天通过静脉注射给小鼠注射一次，总共注射四次。这些纳米颗粒的治疗抑制了肿瘤生长，同时提高了存活率。接受治疗的小鼠的中位生存期为 63 至 71 天，而未经治疗的小鼠的中位生存期为 24 至 29 天。
研究人员正在寻求进一步改进用于靶向药物输送的模块化纳米颗粒平台。
除了癌症治疗之外，张对这项技术的其他潜在应用感到兴奋。“因为我们有一个模块化的纳米颗粒基底，我们可以很容易地在表面附着中和剂来中和病和生物素，”他说。“使用这种模块化平台，通过将抗原附着在纳米颗粒表面来制造疫苗也有潜力。这为各种新的治疗方法打开了大门。”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！