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调整脂质体的相变温度和刚度以改善药物输送

2019-07-12 10:04:24情感文章

脂质体由脂质双层结构组成,并且在包括内体,溶酶体,外来体和突触小泡的生物中普遍存在。它们已被广泛应用于药物递送中,并且已经销售了数十种基于脂质的产品。

然而,由于存在严重限制脂质体生物利用度的复杂生物屏障,需要更多努力并迫切需要提高其药物递送效率。

在美国国家科学院院刊在线发表的一项研究中,由中国科学院上海药物研究所(SIMM)的甘勇教授和石新华教授领导的研究小组国家纳米科学中心揭示了脂质体的相变温度(Tm)与其刚性之间的关系,从而影响它们的体内生物学行为。

以前,他们发现棒状纳米粒子在粘膜组织中的扩散速度可能比球形纳米粒子快。他们随后发现,半弹性纳米粒子可以通过变形为棒状形状快速渗透粘液和肿瘤基质的生物水凝胶。

在这项工作中,基于不同种类的脂质在各自的Tm下将经历固 - 凝 - 液相变过程的事实,他们想到通过改变Tm来控制脂质体的刚性以改善它们在生物凝胶中的扩散性。

通过调节脂质的种类和比例,他们成功地获得了具有不同Tm和刚性的脂质体。扩散实验表明,当温度接近相关Tm时,各种脂质体均可在生物凝胶中达到最高扩散系数。

通过超分辨率显微镜和分子动力学模拟,他们进一步阐明脂质体的变形和与粘性粘蛋白的接触面积将改变到它们各自的Tm所解释的程度。

当环境温度接近Tm时,它可以为脂质体提供足够的刚性,使其能够变形为椭圆体,这是一种有利的形状,用于在生物凝胶中快速扩散。

相反,具有低Tm产生过度变形的脂质体将严重困在粘蛋白中,而具有高Tm的脂质体不能有效地变形以达到相当大的扩散性。

药代动力学研究证明,通过合理设计具有合适Tm的脂质体,胰岛素的口服生物利用度可提高至13.7%。

这些发现可指导具有改善的治疗功效的基于脂质体的药物递送系统的开发。

这项工作得到了国家自然科学基金,中国科学院战略重点研究计划,上海国家蛋白质科学中心和上海交通大学仪器分析中心的支持。