2022-09-21 13:59

纳米粒子在显微镜下的选择性肿瘤靶向

Selective cancer nanoparticle targeting under the microscope

纳米颗粒可作为强大的载体,用于接种疫苗和预防严重疾病,如治疗COVID-19,并将化疗药物输送到癌细胞,目的是消灭癌细胞,使健康细胞不受伤害。对于癌症患者来说,这有可能减少由化疗药物毒性引起的严重副作用。不幸的是,目前还没有临床应用的选择性纳米颗粒治疗(也称为纳米疗法),研究的重点是改进和理解目前的纳米疗法。在她的博士研究中,Laura Woythe用先进的光学显微镜技术仔细观察了纳米颗粒和癌细胞,设计了选择性纳米疗法。

为了增强纳米颗粒靶向癌细胞的能力,科学家可以利用纳米颗粒如何与特定的细胞生物标志物或细胞表面的“受体”相互作用。为此,将识别特定细胞受体的分子或“配体”放置在纳米颗粒的表面。

然而,这种所谓的功能化过程是很难控制的,由于纳米颗粒的尺寸小,导致一些分子错位,功能不正确,或错误地附着在纳米颗粒表面。所有这些都降低了纳米粒子以预期方式与癌细胞相互作用的能力。

此外,关于这种附着协议的效率,以及我们附着的分子数量是否足够有效地靶向癌细胞,问题仍然存在。挑战在于分子和细胞受体的尺寸太小,以及可用来估计纳米颗粒表面分子数量的定量方法有限。换句话说,科学家如何计算纳米粒子表面的分子数量,以检验纳米粒子是否能有效对抗癌细胞?

超分辨率显微术

在她的博士研究中,Laura Woythe用先进的光学显微镜技术或“超分辨率”光学显微镜研究了附着在纳米颗粒上的分子的功能,用于选择性靶向癌症。

超分辨率显微镜包括一组显微镜技术,其分辨率是传统光学显微镜的10倍。这允许在10到100纳米(nm)范围内可视化纳米结构,如纳米粒子和细胞受体。这一尺寸范围相当于可视化比人类头发小5000倍的结构。

通过使用超分辨率显微镜,Woythe和她的同事能够计数纳米粒子上的单个配体和癌细胞上的受体,从而使靶向相互作用的微调成为可能。这些数字对开发更有效的纳米治疗输送有很大帮助。

Woythe的研究是更好地理解纳米材料在生物医学应用方面的重要一步,特别是在不影响健康组织的情况下对癌细胞和病变细胞的选择性细胞靶向,从而最大限度地减少潜在的副作用和对癌症患者造成的负担。