2021-09-21

Nat Bio Eng | 局部麻醉药纳米自组装给药系统

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波士顿儿童医院和哈佛医学院的科学家们从一类称为site-1钠通道阻滞剂（S1SCB）的强效局部麻醉剂与神经细胞膜钠通道上的肽序列之间的天然结合中得到启发，已经开发出一种能够长时间释放麻醉剂的自组装输送系统。

河豚毒素和石房蛤毒素等S1SCB具有高度亲水性，因此注射后会迅速扩散，导致严重的全身毒性。

波士顿儿童医院生物材料和药物输送实验室主任、麻醉、重症监护和疼痛医学系研究副主任、医学博士Daniel Kohane说：“毒性会受到剂量限制，你无法获得持久的神经阻滞。”

S1SCB的水溶性也使其难以封装。然而，这些有效的止痛剂是阿片类药物的一种有吸引力的替代品，安全地释放它们的方法是麻醉学的主要兴趣，并且可以广泛应用于受体介导药物的药物释放系统的设计。

在发表在《Nature Biomedical Engineering》上的文章“Delivery of local anesthetics by a self-assembled supramolecular system mimicking their interactions with a sodium channel”中的当前研究中，研究人员利用了S1SCB与钠通道上两个肽序列的特殊相互作用。

Tianjiao Ji博士是Kohane实验室的前博士后，他提出了一种仿生系统的想法，这种系统可以缓慢释放局部麻醉剂，延长其效果。

“通过劫持大自然的设计，我们创造了一种麻醉药物的合成受体，作为递送和释放系统。”研究人员说。

Ji、共同第一作者Yang Li博士和他们的团队修改了两个具有疏水结构域的钠通道肽，使它们组装成纳米纤维，两个肽定位在一起，模仿它们在钠通道上的定位方式。这些修饰的肽对同时与河豚毒素结合，就像它们在钠通道本身上一样，并在纳米纤维靠近神经时释放麻醉剂，提供长时间的局部麻醉。

研究人员解释说：“当你加入疏水链时，肽会形成一条长纤维，成千上万的P1和P2在周围摆动。每一组肽结合一个河豚毒素分子。想象一下这些肽就像手一样，如果你想抓住河豚毒素，你需要两只手一起来抓住它。”

作者通过将携带S1SCB的纳米纤维注射到Sprague–Dawley大鼠的坐骨神经上，对其进行了测试，并通过改良的热板测试和通过负重测试的运动神经阻滞证明了成功的延长感觉神经阻滞。神经行为测试表明，神经阻滞持续了长达16小时。作者还显示了最小的全身毒性和良性局部组织反应。

尽管在当前的研究中，该团队测试了河豚毒素和石房蛤毒素，但该方法有可能应用于其他依赖受体-药物相互作用的药物递送系统。

这项研究由美国国立卫生研究院和麻醉研究杰出开拓者奖资助。