融合细胞膜包裹赋予纳米粒多重功能

细胞膜包裹纳米粒是将细胞膜包覆在纳米颗粒表面所制备而成的一种新型药物递送载体和仿生纳米材料。其表面的细胞膜完整地从细胞分离而来,从而在纳米颗粒的基本特性上进一步结合和发挥了细胞膜的复杂生物功能。自从美国加州大学圣地亚哥分校的张良方教授及其研究团队首次利用红细胞膜对纳米颗粒表面进行功能化修饰以来,红细胞膜包裹纳米粒的多种功能已被广泛地探索和研究,比如规避免疫系统的识别和吞噬,延长纳米粒的体内循环时间;吸附细菌毒素和小分子毒性化合物等。随着研究的深入,细胞膜的来源种类已由单纯的红细胞扩展到血小板,白细胞,肿瘤细胞甚至细菌等,由此制备而成的细胞膜包裹纳米粒亦具有与其特定细胞的细胞膜所相对应的独特生物功能,例如血小板膜包裹纳米粒完整保留了血小板膜的相应功能,既可选择性地结合炎性血管部位又可靶向递药杀伤细菌病原体;肿瘤细胞膜包裹纳米粒能够特异识别同源肿瘤,用于肿瘤影像和靶向治疗。细胞膜包裹纳米粒在以上各方面的优势和潜力使其成为近年来药物载体领域的一个研究热点。

为了进一步增强细胞膜包裹纳米粒的功能性,张良方教授及其研究团队突破性地将两种不同细胞膜通过简单有效的方法融合在一起并包裹于纳米颗粒表面,首次构建了同时具有两种细胞膜生物功能的新型融合细胞膜包裹纳米粒,并对其结构和功能进行了详细地表征。研究表明融合细胞膜包裹纳米粒在结构上保留了与单一细胞膜包裹纳米粒的相似性,且在各自特定的功能上呈现出完美的结合。

AM-zhangliangfang

研究首先确认了细胞膜融合的可能性和其结构的完整性:两种细胞膜能够有效地融合在一起并能将纳米颗粒表面进行完全地包裹。同时,两种细胞膜各自的蛋白标记分子都能够保留于融合细胞膜包裹纳米粒表面,这为进一步的研究打下了基础。更深入的研究则从功能上对融合细胞膜包裹纳米粒进行表征,证明了融合细胞膜包裹纳米粒既保留了红细胞膜规避巨噬细胞吞噬和吸附小分子毒性化合物的能力又具有血小板膜肿瘤靶向和动脉粥样硬化斑块靶向的功能。整个载体也具有良好的生物相容性和较长的体内循环时间。

此项研究在现有仿生纳米的基础上实现突破,克服了单一细胞膜包裹纳米粒的功能局限性,验证了融合不同细胞膜包裹纳米颗粒构建的可行性。其潜在的整合和进一步增加各类细胞膜功能的可能性为未来根据疾病模型的特殊需要构建具有多功能仿生纳米系统提供了行之有效的技术平台,可在药物递送,免疫调节,毒物吸附等更多不同的领域中获得广泛应用。相关论文在线发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201606209)上,并于当期Inside Front Cover做简要介绍。