在過去的幾年中，顆粒狀藥物載體在安全和高效的藥物輸送方面取得了巨大的進(jìn)步。其中，微米級(jí)載體由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)（包括易于生產(chǎn)和表征）被公視為最佳的可控藥物輸送載體之一。與納米尺度的載體相比，微米級(jí)的載體具有較高的負(fù)載能力和較低的毒性。因此，研究者們致力于設(shè)計(jì)開發(fā)各種各樣的藥物微載體來滿足需求。在微載體的設(shè)計(jì)中，載體的幾何特征的設(shè)計(jì)十分重要。這是因?yàn)閹缀翁卣鳑Q定了載體生理環(huán)境中的粘附和運(yùn)動(dòng)特性。然而，現(xiàn)有的藥物載體大多數(shù)微粒呈球形。球形的形貌易使載體與目標(biāo)物的接觸面積過小，降低了載體與目標(biāo)物的接觸率和粘附率，影響了給藥時(shí)間，從而降低了整體藥物的輸送效率。盡管研究者已經(jīng)開發(fā)了桿狀、盤狀的非球形載體來解決上述問題，這些載體在食道和胃腸道的動(dòng)態(tài)流體環(huán)境中的粘附能力仍然不能令人滿意。因此，具有更精細(xì)的多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)粘附藥物微載體有待開發(fā)。

爬山虎是一種爬壁植物，即使在惡劣的天氣條件下，也可以通過將卷須中的粘性爪子牢固地粘附在基材上，從而垂直生長到非同尋常的高度。這種長期的壁附著能力不僅歸因于盤形，而且很大程度上歸因于存在微觀紋理和粘合劑化合物的分泌。這啟發(fā)研究者通過仿爬山虎的爪子來制備粘附性藥物載體。然而，爬山虎爪子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，仿其形貌的顆粒的制備方法仍然難以捉摸。相反，膠體粒子的組裝是一種有前途的方法，因?yàn)槊總€(gè)粒子都充當(dāng)一個(gè)單獨(dú)的微尺度結(jié)構(gòu)單元，而組裝的最終形狀各向異性可以通過調(diào)整參數(shù)來很好地控制。然而，這種策略在復(fù)雜藥物載體的設(shè)計(jì)中很少見。

在本文中，受爬山虎爪子的啟發(fā)，他們基于膠體組裝法提出了一種具有突出粘附能力的新型微粒作為載藥載體，如圖1所示。該載體具有與爬山虎爪子相似的結(jié)構(gòu)特征。由于其獨(dú)特的形狀，納米結(jié)構(gòu)以及粘性水凝膠成分的集成，該新型微粒對(duì)濕組織環(huán)境表現(xiàn)出突出的粘合性能，在藥物輸送，生物成像和生物診斷等方面具有極大潛能。

圖1  仿爬山虎爪子藥物微載體給藥示意圖

本研究中，通過微流控液滴的快速溶劑萃取過程中的膠體組裝制備出仿爬山虎爪子的膠體微粒，如圖2所示。在快速溶劑萃取的過程中，由于萃取界面的移動(dòng)速度大于粒子組裝的速度，球形的液滴逐漸形變。此外，該顆粒的大小形貌都可以通過調(diào)控微流控體系參數(shù)來控制。

圖2  仿爬山虎爪子的膠體顆粒的制備和表征

隨后，使用功能性水凝膠復(fù)制上述制備的膠體微粒，制備得到了具有爬山虎爪子結(jié)構(gòu)的水凝膠藥物微載體，制備過程如圖3所示。為進(jìn)一步鞏固粘附能力，將粘性分子或帶電分子添加到水凝膠基質(zhì)中。從微結(jié)構(gòu)的表征結(jié)果可知，該水凝膠載體具有多孔結(jié)構(gòu)，這有助于其粘附。此外，可以將磁性納米顆粒或其他成分摻入水凝膠中以獲得多種功能載體，例如磁性響應(yīng)的載體。

隨后，通過結(jié)腸上皮表面的體外和體內(nèi)親和力測(cè)試對(duì)該顆粒在復(fù)雜消化道環(huán)境的粘附性進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，得益于該顆粒獨(dú)特的形態(tài)、納米結(jié)構(gòu)和粘性水凝膠成分，這種微載體具有良好的粘附能力（圖4）。

最后，利用該微載體負(fù)載地塞米松，對(duì)結(jié)腸炎模型小鼠進(jìn)行治療。結(jié)果表明，與球形顆粒相比，仿爬山虎爪子的微載體可以更牢固地錨定在發(fā)炎病變的區(qū)域，延長藥物釋放時(shí)間。較大的接觸面積和納米結(jié)構(gòu)與分子之間可以更好地相互作用，仿爬山虎爪子的微載體有助于體內(nèi)治療潰瘍性結(jié)腸炎的治療效果增強(qiáng)。本研究提出的生物啟發(fā)的微載體在臨床應(yīng)用中具有巨大潛力，包括在藥物遞送和相關(guān)的治療。

圖5  仿爬山虎爪子的微載體對(duì)腸炎模型小鼠的治療結(jié)果

原文鏈接：

https://spj.sciencemag.org/journals/research/2021/9895674/

相關(guān)進(jìn)展