定向控制原細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致精確的藥物輸送
可以使合成原始細(xì)胞移向和移離化學(xué)信號(hào),這是開發(fā)可以靶向體內(nèi)特定位置的新藥物輸送系統(tǒng)的重要一步。通過用酶(催化化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì))覆蓋原細(xì)胞的表面,賓夕法尼亞州立大學(xué)的一組研究人員能夠在微流控設(shè)備中以化學(xué)梯度控制原細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的方向。描述該研究的論文發(fā)表于2019年11月18日的《自然納米技術(shù)》雜志上。
未來的愿景是讓微型“機(jī)器人”運(yùn)送毒品,這些機(jī)器人可以將毒品運(yùn)送到需要的特定位置。目前,如果您因腿部感染而服用抗生素,則該抗生素會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)身體。因此,您必須服用更大劑量的抗生素,以便在需要的腿部獲得足夠的抗生素。如果我們能夠控制藥物輸送系統(tǒng)的定向運(yùn)動(dòng),我們不僅可以減少所需藥物的數(shù)量,還可以提高其輸送速度。”
解決控制方向的一種方法是使藥物輸送系統(tǒng)識(shí)別并朝著感染部位發(fā)出的特定化學(xué)信號(hào)移動(dòng),這種現(xiàn)象稱為趨化性。許多生物利用趨化性作為生存策略來尋找食物或逃脫毒素。先前的研究表明,酶會(huì)發(fā)生趨化運(yùn)動(dòng),因?yàn)槊复呋姆磻?yīng)產(chǎn)生可以利用的能量。但是,大多數(shù)工作都集中在積極的趨化性,即向化學(xué)物質(zhì)發(fā)展。到目前為止,關(guān)于負(fù)趨化性的研究還很少。從未證明過“可調(diào)”趨化性-控制朝向和遠(yuǎn)離不同化學(xué)信號(hào)的運(yùn)動(dòng)方向的能力。
研究人員制造出大小一致的原生細(xì)胞,稱為脂質(zhì)體的微小囊,其組成成分與天然細(xì)胞相同。然后它們可以將不同的酶附著到這些原始細(xì)胞的外表面。他們用于這項(xiàng)研究的酶是過氧化氫酶,脲酶和ATPase。這些酶將特定的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。過氧化氫酶例如將過氧化氫轉(zhuǎn)化為水和氧氣。
賓州州立大學(xué)的研究生,論文的第一作者安貝卡·索馬桑達(dá)爾說:“我們將酶包被的脂質(zhì)體放置在維持酶的反應(yīng)物或其產(chǎn)物梯度不變的微流體裝置中。” “然后我們可以測(cè)量脂質(zhì)體朝向或遠(yuǎn)離特定化學(xué)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。”
在他們的實(shí)驗(yàn)中,過氧化氫酶涂層的原細(xì)胞移向其反應(yīng)物,而脲酶涂層的原始細(xì)胞則移離其反應(yīng)物。取決于濃度,涂有ATPase的原始細(xì)胞既可以移向反應(yīng)物,也可以移離反應(yīng)物。
參議員說:“要有效地輸送毒品,您需要兩件事:運(yùn)載毒品的能力和精確控制運(yùn)動(dòng)的能力。我們使用的原始細(xì)胞的內(nèi)部可以充滿有效載荷,我們現(xiàn)在越來越近了很好地控制他們的運(yùn)動(dòng)。”
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