国际合作促成基于Janus结构的多功能纳米载体设计新思路的实现

随着纳米技术的飞速发展,其在医药领域的应用也日渐广泛。其中一个重要的趋势是将多种功能整合于同一个纳米载体中,使之能同时实现靶向,示踪,磁热疗,载药和可控释药。传统纳米颗粒的一个不足之处在于,他们大多具有对称结构,只具备单一表面可用于改性。当多种组分同时要被修饰到表面时,组分之间的互相干扰会使得多功能的实现十分困难。

近期,同济大学生物医学工程与纳米科学研究院的王祎龙博士、时东陆教授共同指导美国辛辛那提大学博士生汪峰,与美国辛辛那提大学药学院和密西根大学的同行紧密合作,研制出一种新型表面双功能化的非对称纳米复合微球。不同于以往的核壳形式,这种复合微球以约200nm的聚苯乙烯为核,表面覆盖厚度约100nm,内嵌四氧化三铁纳米颗粒的二氧化硅半壳。聚苯乙烯表面由引发剂引入了羧基,二氧化硅表面则分布硅羟基。这种新颖的双功能化结构为表面选择性偶合生物分子提供了一个独特的方法。 

经过分步修饰,作为靶向基团的叶酸被联接于聚苯乙烯表面,化疗药物阿霉素则通过对pH敏感的腙键偶联在二氧化硅表面。负载药物的复合微球通过叶酸受体介导内吞进入核内体。核内体的微酸环境(pH4.5-6.5)使腙键水解断裂,药物得以释放并进入细胞核。这种非对称复合微球可以将抗癌药物输送至癌细胞内部并且可控地释放,以杀死癌细胞,从而达到局部治疗的目的。在此过程中对正常组织的毒副作用大大降低,效果远优于全身化疗。此外,复合微球具有超顺磁性,可应用于核磁共振成像以及磁热疗法。这项研究成果发表在2013年《Advanced Materials》上,并在设计新型纳米结构与生物医学应用领域开拓了一个崭新的方向。

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