神经

选择性开启血管内皮屏障,促进药物递送

作者:佚名 来源:康健新视野 日期:2017-06-16
导读

          血管内皮细胞是血液中物质从血液到达组织的一道屏障,通常,它能够允许小分子药物从血液进入到组织中,但是对于大分子和携带药物磁性纳米粒子来说,除非发生了渗漏,否则它们无法穿过血管内皮屏障,因而,现在很多的药物递送策略只能针对于实体肿瘤的治疗。

关键字:  血管内皮屏障 

        血管内皮细胞是血液中物质从血液到达组织的一道屏障,通常,它能够允许小分子药物从血液进入到组织中,但是对于大分子和携带药物磁性纳米粒子来说,除非发生了渗漏,否则它们无法穿过血管内皮屏障,因而,现在很多的药物递送策略只能针对于实体肿瘤的治疗。

        如果能够实现对血管内皮缝隙开启的有效控制,对于局部给药是非常有好处的,对于癌症及其他疾病的治疗也会非常有帮助。来自莱斯大学的研究人员尝试通过磁性来实现对体内血管内皮渗透性的人为控制,旨在通过强磁体将药物递送到目标区域,到达目前难以到达的组织和器官中,研究发表在了最近的 Nature 子刊《Nature Communications》上。

        研究人员准备了一批氧化铁纳米粒子 (MNP) 进行实验。他们发现 MNP 与强磁体一起可以用于打开在血管线内皮细胞之间药物递送的间隙。图片来源:莱斯大学

        VE- 钙粘蛋白是血管内皮细胞间能够紧密连接的关键元件,它锚定在血管内皮细胞的肌动蛋白细胞骨架上,VE- 钙粘蛋白与 F - 肌动蛋白之间的这种紧密关联可以协同控制血管内皮的功能。在过去几年中,很多科学家尝试用磁性纳米粒子(MNP)来引导药物递送,进行了广泛的研究。作为纳米级的磁体,在一定的尺寸内,它可以被细胞内吞而并不会对细胞的活力产生影响。MNP 可以调节细胞内的 F - 肌动蛋白,通过对 F - 肌动蛋白的影响来改变血管内皮细胞间紧密的连接,增加内皮的通透性。

        研究人员正在准备直径在 16 至 33 纳米之间的纳米粒子以靶向内皮细胞。一旦粒子进入细胞,就可以用磁铁来操纵它们。图片来源:莱斯大学

        研究人员首先通过微流体装置培养真实的血管内皮细胞,建立了血管内皮细胞的微流体模型。在微流体装置中注入了直径 16-33nm 的 MNP,并用荧光进行了标记。对 VE- 钙粘蛋白进行了染色,以观察它的表现。当施加了外部磁场时,VE- 钙粘蛋白的分布会变得不连续和扩散,表明细胞间的粘附连接有所破坏。

        如果这种破坏是永久性的,无疑这种方法是不安全的。有趣的是,当外部磁场撤出 12 小时后,肌动蛋白纤维和 VE- 钙粘蛋白恢复到了其原始分布。微流体实验表明了,施加 MNP 和外部磁力后,可以引起肌动蛋白细胞骨架的可逆变化,并且这种变化导致的内皮间连接破坏是暂时的,并不会永久性改变内皮的功能。对于体内实验来说,这是一个安全性的良好前提。

        之后研究人员进一步尝试了体内实验,他们选用了无胸腺裸鼠的尾静脉作为模型。由于体内血管的深度,研究人员采用了较强的磁场和直径 33nm 的 MNP。血管的通透性评价则通过检测循环吲哚花青绿(ICG)来进行,通过观测 ICG 在尾静脉处的累积来衡量渗透性的改变。实验是在小鼠麻醉的条件下进行的,将 MNP 注射到体内后,将小鼠尾部放置于磁场内 2 小时。在暴露于磁场的条件下,ICG 通过尾静脉注入并检测在体内的分布。实验发现,在存在磁场的小鼠尾静脉处,ICG 的信号有显著的增强。在没有磁场的对照小鼠中,MNP 对 ICG 的分布没有影响。

        结果表明,外部磁性可以诱导 MNP 可逆的改变靶组织的血管内皮通透性,这对于靶向给药到无血管渗漏的组织和疾病的治疗将有巨大的潜在应用价值。

        参考资料

        [1] Magnetic forces enable controlled drugdelivery by disrupting endothelial cell-cell junctions

        [2] Magnets and Nanoparticles for On-DemandLeaky Vessels

        [3] Making vessels leaky on demand couldaid drug delivery

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