新的“智能药物输送”系统使用的纳米胶囊只有在以正确的顺序遇到两个肿瘤信号时才会释放药物负荷。

“原理论证” 论文 - 现在发表在“ 化学科学 ”杂志上- 描述了该系统如何成功地响应肿瘤内部发生的两种情况的顺序。

第一个条件是酸度超过特定阈值，第二个条件是存在一种叫做谷胱甘肽的物质，其水平在某些类型的肿瘤中更高。
 

满足这两个条件 - 按照这个确切的顺序 - 告知纳米胶囊它正在进入“多阶段肿瘤微环境”，导致它释放其药物负荷。如果它只满足一个条件，或者以相反的顺序满足它们，它就不会释放药物。
 

高级研究作者，上海华东理工大学化学教授朱伟红及其团队首先在实验室细胞中测试该系统，然后在活体老鼠中测试该系统。
 

'新一代药物'

纳米胶囊释放出独特的荧光标记物 - 一种符合第一种情况，另一种是满足第二种情况时的不同荧光标记物 - 这意味着药物输送的进展可以在发生时准确地进行。

这开启了将系统用作“智能荧光传感器”以进行更准确诊断的可能性。

 

朱教授表示，他和他的同事们认为，这项研究将导致“新一代药物”的出现，这些药物可以通过编程以合理的方式响应特定的刺激。
 

他们的新系统将药物递送到另一个水平的原因之一是因为它使用“基于序列的AND逻辑”而不是OR逻辑来触发药物释放。
 

使用OR逻辑的递送系统在满足其编程响应的任一条件时释放药物。

另一方面，使用基于序列的AND逻辑，系统仅在正确顺序满足两个条件时才释放药物。

科学家们认为，这种方法可以更好地保护药物免受“破坏性环境和不良反应”的影响，并确保在需要时更准确地触发释放。
 

怎么运行的

尽管将药物递送系统描述为“包封药物负载的纳米胶囊”是方便的，但这并不严格如何起作用。

该系统实际上包括由三部分组成的长分子。第一个发出荧光信号，第二个是“前药”，第三个是长“聚合物尾”。前药在释放时代谢成抗癌药物。

它对pH或酸度的变化“超敏感地”响应。当它从血液（酸度较低）移动到肿瘤环境（酸度较高）时，它会感知到pH的下降。

当pH高于设定的阈值时，长分子形成称为“胶束”的形状。这类似于球体，外侧的所有聚合物尾部和中心的荧光单元。在该形成中，抑制了荧光信号。
 

但是当胶束进入pH低于某一阈值的环境时，形成就会消失，长分子就会松散。
 

首先发生的是荧光信号不再被抑制并且可以被检测到。它表明符合AND逻辑的第一个条件（pH值下降）。

释放长分子允许第二种情况在遇到时产生影响。在这种情况下，暴露于谷胱甘肽会切断长分子和前药之间的联系。一旦启动，前药就可以自由地代谢成活性抗癌药物。
 

两个荧光信号

失去前药意味着长分子变短，导致荧光信号的“颜色”或波长发生变化 - 仍在发射 - “从绿色变为紫红色”。这表示以正确的顺序满足AND逻辑的第二个条件。

作者指出，这种双波长荧光使该系统“适合进行实时三维生物成像”，这可以成为“精确疾病诊断的强大工具，特别是对于可疑病变”。

当团队在细胞和活体小鼠中测试该系统时，发现它表现出“优异的多阶段肿瘤靶向能力”。在小鼠中，它还显示“抗肿瘤活性显着增强[...]几乎根除肿瘤。”
 

“这种逻辑感纳米探针为开发用于精确可编程药物输送系统的体内智能生物传感探针提供了原型。”

朱卫红教授