纳米“飞鱼”穿越肿瘤防线 | 科技前线

在药物穿过患者肿瘤组织过程中，最大的阻碍之一就是高间质液压力。它仿佛是肿瘤内部的一股看不见的湍流，阻挡药物的进入。

近日，中国科学院上海药物研究所研究员甘勇与中国科学院国家纳米科学中心研究员施兴华团队合作，设计了一种新型梭形纳米粒子，使其如敏捷的“飞鱼”般在复杂高压的肿瘤组织中自由穿梭，为肿瘤治疗提供新策略。

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高压“逆流” 影响药效

高间质液压力的来源因素多种多样，包括细胞快速增殖引起的液体积累、血管异常以及淋巴引流受阻等，这些复杂的条件共同作用形成一个高压区域。

▲梭形纳米粒子高效输运的效果及微观机制。（图片来源：中国科学院上海药物研究所）

如果肿瘤是深海中的一块礁石，那么高间质液压力则是围绕它周围的强劲水流，药物一旦靠近区域核心就会被冲回到边缘，在肿瘤组织中难以到达深处的肿瘤细胞，从而显著削弱治疗效果。

这股高压“逆流”是一个巨大挑战，多年来，科学家为破解它绞尽脑汁。

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精巧设计 效果显著

近日，科研人员设计了一种新型的高曲率梭形纳米粒子，发现它可以克服高间质液压力（简称高压）的阻碍。

传统的纳米粒子以球形和棒状为主，而这种梭形纳米粒子能更轻松地穿越肿瘤组织中的高压“逆流”。为了验证其效果，研究团队开展了一系列实验。在实验室，科学家们将不同形状的纳米粒子注射到小鼠的肿瘤环境中。结果显示，梭形纳米粒子像灵巧的“飞鱼”，迅速穿过了肿瘤组织中的高压区域，高效富集于肿瘤的核心部位。

研究表明，这种新型梭形纳米粒子能够显著提高肿瘤深部药物的积累量，增强药物的抗肿瘤效果。由于能够有效穿透肿瘤内部，梭形纳米粒子能够更精准地将药物输送到深处癌细胞，提高了药物的治疗效果，减少了癌细胞的生长和扩散，从而延长小鼠的生存周期。

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师法自然 患者福音

梭形纳米粒子的设计灵感来自大自然的梭形菌。

科研人员发现，梭形菌在多种肿瘤的高压核心区域内大量存在。恰巧，梭形菌的形状像敏捷的“飞鱼”，能够在复杂高压的肿瘤组织中自由穿梭。

这一发现让科学家们茅塞顿开：如果能模仿梭形菌的形状结构，设计出类似的纳米粒子，是否也能轻松穿越肿瘤组织的高压障碍呢？

结果，令他们大为惊喜。

为了更深入了解梭形纳米粒子运动机制，研究人员还使用超分辨率显微镜和计算机模拟技术进行观察研究。结果显示，高曲率的梭形纳米粒子在流体中的运动更为流畅，遇到的阻力更小。这种独特设计使得梭形纳米粒子在穿越肿瘤组织时，能够迅速克服高压差，直达目标区域。在致密组织穿透时，它们的移动速度明显高于传统的球形和棒状纳米粒子。

该研究表明，了解纳米粒子物理属性，对于理解药物输送至关重要。该研究也为未来抗癌治疗提供了新思路。

论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2319880121

作者：姜小荷 俞淼荣 甘勇

来源：中国科学院上海药物研究所