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【中国科学报】高通量芯片能载药物“直击”靶标

2021-09-07 中国科学报 刁雯蕙
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高通量纳米流控芯片实现外泌体装载药物并杀伤肿瘤。研究团队供图

  如果将细胞比喻为生物分子工厂,那么外泌体则是这些分子的运载器,能够直接进入受体细胞内部释放所携带的物质,进而影响受体细胞。近年来,人们不断探索外泌体作为天然载体递送药物分子的应用潜力。中科院深圳先进技术研究院研究员杨慧团队研发了一种纳米流控芯片技术,实现了外泌体药物载体的高通量制备,并验证了新型外泌体药物载体的抗肿瘤效果。最新研究成果近日以封面文章的形式发表于《微尺度》。

  外泌体直径大约为30~200纳米,是一种天然的细胞间物质载体。但外源物质装载到外泌体中的传统方法,如电穿孔方法,一直存在装载效率过低且极易破坏外泌体完整性和功能性的缺点。

  为应对这一挑战,杨慧团队研制出一种名为“外泌体纳米穿孔器 ”的高通量芯片,可将多种外源物质装载到外泌体中,并获得大量装有药物的无损伤外泌体样品。

  “外泌体纳米穿孔器”借助纳米流体芯片技术可在纳观尺度精确控制流体的特点,实现外泌体药物载体制备条件的高度可控。研究人员制造了结构精密的纳米级通道,实现了30000个模块的并行工作,可极大提高工作效率。该技术可在外泌体膜表面产生短暂存在且不破坏生物膜结构的纳米孔,促进外源物质分子从周围溶液进入外泌体,进而实现外泌体药物载体的无损伤制备。

  为进一步验证“外泌体纳米穿孔器”的有效性,研究人员选取阿霉素为验证对象,证实该技术可以将药物高效装载到外泌体中,并且载药外泌体可以将阿霉素运输到肺癌细胞和肿瘤球中,诱导癌细胞死亡和抑制肿瘤球生长。

  “研究结果表明,我们开发的纳米流控芯片确保了含药外泌体的活性,同时架起了对抗癌细胞、肿瘤细胞等的‘直击通道’,在不产生免疫反应的情况下释放内含药物,这是外泌体药物临床应用的重要前提。”杨慧表示。

  目前,研究团队正在推动该芯片的标准化生产。杨慧介绍,基于纳米流控芯片技术实现外泌体载药的新策略有望发展成为一个平台型工具,将具有生物学意义和临床治疗作用的不同外源物质装载到外泌体中,在生物学研究和无细胞治疗方法开发上得到更多应用。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1002/smll.202102150

  (原载于《中国科学报》 2021-09-07 第1版 要闻)
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