纳米级"俄罗斯套娃"技术在不同时间输送两种药物

科学家和研究人员一直在努力开发新的、更好的给药方法，以提高有效性并减少潜在的副作用。纳米级脂质体是人工制造的微小囊状物，由水溶液和两层脂质（脂肪）分子膜组成，因其用途广泛、可生物降解且不易引发过敏反应，通常被用作药物载体。

然而，目前的脂质体合成方法限制了生产复杂结构脂质体的能力，通常只能生产出单一载药隔室的脂质体。现在，伦敦帝国理工学院（ICL）的研究人员开发出了一种技术，可以在脂质体中加入隔室，从而大大提高了对药物输送的控制能力。

标准脂质体，由双层脂质膜包裹的水质核心组成

ICL化学工程系的Yuval Elani博士是这项研究的通讯作者，他说："就像俄罗斯套娃一样，我们的技术使我们能够形成颗粒中的颗粒结构，并能控制颗粒的所有特征，包括封装在每个颗粒中的药物或疫苗。随着进一步研究这些纳米粒子如何与活生物体相互作用，这一进展将为化疗等治疗方法和疫苗带来巨大的变革潜力。"

研究人员称这种"俄罗斯套娃"结构为"同心体"，它是在内部脂膜上分层形成的。他们将微流体技术（利用微米级通道操纵少量流体）和所谓的"点击化学"（一种利用现成原料生产高产量新化合物的简单技术）相结合，实现了这一目标。

由此产生的同心体非常微小：直径约为 200 纳米。人类头发的宽度约为 80,000 到 100,000 纳米；大多数蛋白质的宽度约为 10 纳米，而典型病毒的宽度约为 100 纳米。

普通脂质体（黄色边框）和具有内外隔室的同心体（蓝色边框）

埃拉尼说："正如动物细胞结构的复杂性使它们能够发挥复杂的功能一样，分隔的纳米粒子也可以经过调整，表现出更先进的功能。"

研究人员可以控制每个脂质双分子层的成分，使同心体成为用户自定义的。例如，他们开发了一种系统，其中一层对温度有反应，即具有热致伸缩性，而另一层则没有，这样只有在达到一定温度时，内含物才会被释放出来。

通过进一步的实验，他们证明同心体内膜和外膜可以容纳不同的药物载荷，并在不同阶段释放出不同的药物载荷。将同心体置于低温条件下会导致外膜释放有效载荷；连续置于高温条件下会导致内膜释放有效载荷。更令人印象深刻的是，研究人员能够设计同心体，使其在自身内部合成新的生化物质，这也是由温度升高引发的。

图示在两种不同刺激下的多级有效载荷释放（左）和同心体内生化物质的合成及其释放（右）。

同时或在不同时间点提供两种药物的能力有可能彻底改变联合疗法或使用多种药物治疗一种疾病的方法。

这种药物输送技术目前还处于概念验证阶段，尚未在生物体内进行测试。在将这些充满希望的初步研究成果转化为实际应用之前，还需要对提高同心体结构的复杂性和使用不同的有效载荷（如遗传物质）进行研究。

这项研究发表在《自然-化学》杂志上。