在藥物穿過患者腫瘤組織過程中，最大的阻礙之一就是高間質液壓力。它仿佛是腫瘤內部的一股看不見的湍流，阻擋藥物的進入。

近日，中國科學院上海藥物研究所研究員甘勇與中國科學院國家納米科學中心研究員施興華團隊合作，設計了一種新型梭形納米粒子，使其如敏捷的“飛魚”般在復雜高壓的腫瘤組織中自由穿梭，為腫瘤治療提供新策略。

1、高壓“逆流” 影響藥效

高間質液壓力的來源因素多種多樣，包括細胞快速增殖引起的液體積累、血管異常以及淋巴引流受阻等，這些復雜的條件共同作用形成一個高壓區域。

▲梭形納米粒子高效輸運的效果及微觀機制。（圖片來源：中國科學院上海藥物研究所）

如果腫瘤是深海中的一塊礁石，那么高間質液壓力則是圍繞它周圍的強勁水流，藥物一旦靠近區域核心就會被沖回到邊緣，在腫瘤組織中難以到達深處的腫瘤細胞，從而顯著削弱治療效果。

這股高壓“逆流”是一個巨大挑戰，多年來，科學家為破解它絞盡腦汁。

2、精巧設計 效果顯著

近日，科研人員設計了一種新型的高曲率梭形納米粒子，發現它可以克服高間質液壓力（簡稱高壓）的阻礙。

傳統的納米粒子以球形和棒狀為主，而這種梭形納米粒子能更輕松地穿越腫瘤組織中的高壓“逆流”。為了驗證其效果，研究團隊開展了一系列實驗。在實驗室，科學家們將不同形狀的納米粒子注射到小鼠的腫瘤環境中。結果顯示，梭形納米粒子像靈巧的“飛魚”，迅速穿過了腫瘤組織中的高壓區域，高效富集于腫瘤的核心部位。

研究表明，這種新型梭形納米粒子能夠顯著提高腫瘤深部藥物的積累量，增強藥物的抗腫瘤效果。由于能夠有效穿透腫瘤內部，梭形納米粒子能夠更精準地將藥物輸送到深處癌細胞，提高了藥物的治療效果，減少了癌細胞的生長和擴散，從而延長小鼠的生存周期。

3、師法自然 患者福音

梭形納米粒子的設計靈感來自大自然的梭形菌。

科研人員發現，梭形菌在多種腫瘤的高壓核心區域內大量存在。恰巧，梭形菌的形狀像敏捷的“飛魚”，能夠在復雜高壓的腫瘤組織中自由穿梭。

這一發現讓科學家們茅塞頓開：如果能模仿梭形菌的形狀結構，設計出類似的納米粒子，是否也能輕松穿越腫瘤組織的高壓障礙呢？

結果，令他們大為驚喜。

為了更深入了解梭形納米粒子運動機制，研究人員還使用超分辨率顯微鏡和計算機模擬技術進行觀察研究。結果顯示，高曲率的梭形納米粒子在流體中的運動更為流暢，遇到的阻力更小。這種獨特設計使得梭形納米粒子在穿越腫瘤組織時，能夠迅速克服高壓差，直達目標區域。在致密組織穿透時，它們的移動速度明顯高于傳統的球形和棒狀納米粒子。

該研究表明，了解納米粒子物理屬性，對于理解藥物輸送至關重要。該研究也為未來抗癌治療提供了新思路。

論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2319880121

作者：姜小荷 俞淼榮 甘勇

來源：中國科學院上海藥物研究所