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華南理工陳坤 Small:亞納米顆粒的表面工程優(yōu)化藥代動(dòng)力學(xué)
2022-09-06  來源:高分子科技

  納米技術(shù)帶來的各種以納米材料或納米技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品幾乎廣泛覆蓋所有的工業(yè)部門、生物醫(yī)藥和日常生活用品。特別是在納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,納米技術(shù)可能為癌癥和代謝紊亂等復(fù)雜疾病的早期診斷和個(gè)性化治療提供解決方案。在醫(yī)療健康領(lǐng)域中使用納米材料就不得不考慮材料本身的安全性問題。納米顆粒大小的不同,使得它們與各種生理屏障的相互作用不同,在體內(nèi)停留的時(shí)間也會(huì)產(chǎn)生差異,最后的清除途徑也呈現(xiàn)多樣化。對(duì)于小尺寸,尤其是亞納米(~1納米)納米粒子來說,一般會(huì)被機(jī)體網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(肝、脾等)吸收并從血液中緩慢清除,但如果它們很難被生物降解,機(jī)體則需要將近一個(gè)月的時(shí)間來完全清除它們。在另外一個(gè)方面,亞納米顆粒尺寸大于小分子和常見的離子,因此其表面電荷密度遠(yuǎn)低于常規(guī)離子,其在溶液中體現(xiàn)出superchaotropic效應(yīng),與中性表面活性劑和細(xì)胞膜等展現(xiàn)較高的親和性。因此,這類亞納米團(tuán)簇顆粒材料在胞內(nèi)遞送展示高效且廣譜的效果,同時(shí)規(guī)避了常規(guī)雙親分子負(fù)載體系易聚集的缺點(diǎn)。


  華南理工大學(xué)陳坤副教授和殷盼超教授等人報(bào)道了一種利用大分子來調(diào)節(jié)亞納米尺度釩簇表面性質(zhì)的分子設(shè)計(jì)方法,通過共價(jià)修飾不同長(zhǎng)度的大分子改變釩簇的藥代動(dòng)力學(xué),提高其生物利用和胰島素增敏效果。亞納米尺度釩簇在維持機(jī)體代謝平衡方面發(fā)揮了重要的作用。適量的釩簇能降低血糖、血脂,穩(wěn)定血壓,預(yù)防心血管疾病。然而,由于釩簇的分子尺寸較小,要么很快被機(jī)體清除難以發(fā)揮療效,要么超過98%的釩簇會(huì)被富集到其它健康組織如肝臟,帶來嚴(yán)重的肝損傷等毒副作用。通過向釩簇表面共價(jià)修飾不同長(zhǎng)度的脂肪酸或膽固醇,實(shí)現(xiàn)了對(duì)釩簇分子尺寸和親脂性的精準(zhǔn)調(diào)節(jié),改變了釩簇的藥代動(dòng)力學(xué),提高了腎清除率效率,使其能夠在其生物利用和胰島素增敏效果提高的同時(shí)降低了肝損傷等毒副作用(圖1)。 


圖1 亞納米尺度釩簇表面性質(zhì)的調(diào)節(jié)策略以及相應(yīng)的生物利用和胰島素增敏的提高效果


  由于釩簇的尺寸較小,在大鼠體內(nèi)呈現(xiàn)兩相指數(shù)血液循環(huán),其分布半衰期(t1/2α)較短約0.9 ~ 1.5 h,說明表面修飾的釩簇能夠迅速分布到組織中,尤其是釩簇在脂肪組織中的分布明顯提高,提高了釩簇的靶向性。同時(shí),這些表面修飾的釩簇的消除半衰期(t1/2β)相對(duì)較長(zhǎng),因此能夠延長(zhǎng)其在機(jī)體內(nèi)的胰島素增敏時(shí)效,減少藥物攝入量,延長(zhǎng)服藥間期,對(duì)于日常生活離不開降血糖藥物的患者來說是一種福音。 


圖2 亞納米尺度釩簇在正常Wistar大鼠體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)和生物分布


  以上成果近期以“Surface Engineering Promoted Insulin‐Sensitizing Activities of Sub‐Nanoscale Vanadate Clusters”為題發(fā)表在《Small》(Small 2022, 13, 2203957)上。華南理工大學(xué)陳坤副教授為論文第一作者和聯(lián)合通訊作者,華南理工大學(xué)殷盼超教授為聯(lián)合通訊作者。


  論文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202203957

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