日前，耶魯大學的研究團隊在《自然》的子刊《Nature Communications》中發表了一篇論文，該論文表明，納米顆粒可以通過改變其表面的化學性質與大腦中的特定細胞結合。這一發現可能有助于更準確地將納米藥物輸送到腦腫瘤。

納米顆粒(紅色)被小鼠膠質母細胞瘤(綠色)的癌細胞吸收(圖片來源：)

納米粒子可以將藥物輸送到身體的特定部位，同時降低藥物對正常組織的毒副作用，在治療癌癥等疾病方面具有巨大的潛力。然而，納米粒子在大腦中的應用仍然面臨著巨大的挑戰。一方面，這是由于血腦屏障的存在。因此，注射到血液循環系統中的納米粒子只有不到1%能夠穿過血腦屏障進入大腦。因此，科學家們開發了一種叫做對流增強遞送(ced)的方法，通過微創手術將納米顆粒直接注射到腦組織中，從而繞過血腦屏障的阻礙。為了防止納米顆粒粘附在細胞外基質上，并促進其在腦組織中的滲透，科學家們用不同類型的聚合物，如聚乙二醇(PEG)或超支化聚甘油(HPG)來裝飾納米顆粒。然而，即使對這些聚合物進行了修飾，納米顆粒在治療腦部疾病的動物模型中的性能仍然不盡人意。那么還有哪些因素會影響納米顆粒的生物活性呢？

在這項最新的研究中，耶魯大學的研究人員將他們的注意力集中在注射到腦組織中的納米粒子和不同細胞之間的相互作用上。當納米顆粒被注射到腦組織中時，一些納米顆粒會駐留在細胞間隙中，而另一些則會通過與細胞膜相互作用而轉移到細胞中。研究人員發現，根據附著在納米顆粒表面的聚合物的化學性質，它們轉移到細胞內部的數量也不同。表面附著有大量聚乙二醇或HPG的納米顆粒增強了其在腦組織中的滲透性，但與此同時，它們不太容易被細胞識別并轉移到細胞中。

不同化學表面修飾的納米粒子示意圖(來源：參考文獻[2])

對于攜帶化療藥物的納米顆粒來說，通過癌細胞轉移到細胞內的能力可以增強藥物的療效。PEG和HPG修飾原本是為了增強納米粒子在腦組織中的滲透能力，現在卻成了降低藥效的障礙。為了使納米粒子更容易轉移到細胞中，研究人員修改了HPG的化學性質。他們把HPG的鄰二醇變成了醛基(-CHO)。這些攜帶醛基的HPG(HPG-CHO)更有可能與蛋白質中的氨基結合，從而使納米顆粒更有可能與細胞相互作用。這些生物粘附納米顆粒注射到大腦后，可以通過大腦中的神經細胞、星形膠質細胞和小膠質細胞迅速轉移到細胞內部。特別是大腦中的腫瘤細胞可以以非常快的速度將這些納米顆粒轉移到細胞中。

為了考察改變納米顆粒的化學性質對納米藥物療效的影響，研究人員將相同量的化療藥物裝入不同類型的納米顆粒中，然后注射到多形性膠質母細胞瘤小鼠的大腦中。他們發現，用HPG-CHO修飾的納米粒子比用PEG或HPG修飾的納米粒子更能有效地延長小鼠的壽命。

這項研究的結果意味著，改變納米顆粒表面的化學性質是調節其攜帶的藥物在組織中分布的重要手段。研究人員認為，在未來，我們可以通過這種手段提高特定療法在靶細胞中的療效，并降低它們對其他細胞的毒性。

參考資料：

[1]“粘性”顆粒有望為腦癌提供更精確的藥物輸送

[2]表面化學控制大腦中納米顆粒的細胞取向