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近日，一項(xiàng)刊登在雜志Advanced Materials上的研究報(bào)告中，來自賓夕法尼亞大學(xué)的生物工程學(xué)家通過研究利用諸如轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞等疾病細(xì)胞的*機(jī)械特性，就能幫助改善藥物療法運(yùn)輸，從而更好地靶向作用疾病細(xì)胞來治療相關(guān)疾病。
目前很多實(shí)驗(yàn)室都在開發(fā)基于納米顆粒的藥物運(yùn)輸系統(tǒng)來選擇性靶向作用腫瘤組織，而這依賴于一種鎖鑰系統(tǒng)，即納米顆粒表面的蛋白“鑰匙”能夠進(jìn)入到癌細(xì)胞表面高水平表達(dá)蛋白的“鎖”中，隨后細(xì)胞膜就會(huì)將納米顆粒包裹起來并且吸收掉，如果足夠的納米顆粒和其藥物“貨物”被攝入的話，癌細(xì)胞就會(huì)死亡。
研究者Sulin Zhang表示，鎖鑰之間的粘合力是驅(qū)動(dòng)納米顆粒進(jìn)入癌細(xì)胞的關(guān)鍵；而無論何時(shí)，只要產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的阻力；這種驅(qū)動(dòng)力具有一定的生物化學(xué)特性，即蛋白-蛋白之間的相互作用。這種阻力就是細(xì)胞膜包裹納米顆粒所需要的機(jī)械能成本，截止到目前為止，生物工程學(xué)家們僅考慮到了驅(qū)動(dòng)力，并且設(shè)計(jì)出了能優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)的納米顆粒，這種靶向策略稱之為“化療靶向作用”（chemotargeting），研究人員認(rèn)為，他們還應(yīng)該考慮細(xì)胞的機(jī)械特性，并且設(shè)計(jì)出納米顆粒能夠增強(qiáng)這種靶向作用，于是這就形成了一種新型的靶向系統(tǒng)，即“機(jī)械靶向作用”（mechanotargeting）。
這兩種靶向系統(tǒng)是互補(bǔ)的，你可以將兩種系統(tǒng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)基于納米顆粒的診療目的，實(shí)際上，靶向作用的效率需要驅(qū)動(dòng)力和阻力之間的巧妙平衡過程，比如，如果納米顆粒表面有過多的“鑰匙”的話，盡管這些鑰匙技能與正常細(xì)胞上不匹配的“鎖”發(fā)生微弱的相互作用，這些微弱的脫靶效應(yīng)也會(huì)為納米顆粒提供足夠的粘合能量來促進(jìn)其滲透入細(xì)胞膜，并且殺滅健康細(xì)胞。
從另一方面來講，如果粘合能量不夠高的話，納米顆粒就不會(huì)進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部。這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)表了對生長在可變硬度的水凝膠上癌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)位于較軟的水凝膠上時(shí)，細(xì)胞就會(huì)保持粘性，并會(huì)經(jīng)歷幾乎恒定的壓力，從而就能限制對納米顆粒的吸收，但當(dāng)位于較硬的水凝膠上時(shí)，細(xì)胞就會(huì)具有轉(zhuǎn)移性，并且會(huì)形成三維形狀，為納米顆粒提供更多的表面區(qū)域進(jìn)入，而且會(huì)變得壓力特性較??；在這種情況下，細(xì)胞攝入納米顆粒的數(shù)量就是良性細(xì)胞的5倍。
后研究者Zhang說道，這種納米顆粒具有一定的熒光特性，因此我們就能通過熒光強(qiáng)度的大小來計(jì)算進(jìn)入到細(xì)胞中的納米顆粒的水平，而且我們還發(fā)現(xiàn)，惡性細(xì)胞的熒光強(qiáng)度要高于良性細(xì)胞5倍，這就證實(shí)了我們所開發(fā)的“機(jī)械靶向系統(tǒng)”能正常發(fā)揮作用。（生物谷）
原始出處：
Qiong Wei, Changjin Huang, Yao Zhang, et al. Mechanotargeting: Mechanics-Dependent Cellular Uptake of Nanoparticles. Advanced Materials, 2018; 1707464 DOI: 10.1002/adma.201707464
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