研究人员描述纳米粒子在体内的行为

纳米颗粒在医学中被积极用作造影剂以及用于诊断和治疗各种疾病。然而，新型多功能纳米制剂的开发受到难以监测其血液循环的阻碍。莫斯科物理技术研究所、俄罗斯科学院舍米亚金-奥夫钦尼科夫生物有机化学研究所、莫斯科工程物理研究所、俄罗斯科学院普罗霍罗夫普通物理研究所和天狼星大学的研究开发了一种新的无创血液纳米粒子测量方法高时间分辨率。这项技术揭示了影响血流中粒子寿命的基本参数，这可能会导致发现新的、更有效的纳米制剂用于生物医学。控制释放杂志。

纳米颗粒 (NP) 的临床应用需要对其在体内的行为进行准确分析，尤其是纳米颗粒在血流中停留的时间。它是决定 NP 是否有足够时间扩散到全身、到达其治疗目标(例如，肿瘤)并与其结合的参数。或者，过长的循环时间可能导致颗粒在健康组织中积累，从而增加其副作用。

血流中的 NP 循环通常通过抽取血液样本和测量纳米试剂的含量来研究。“这种技术的问题在于，通常在几分钟内就可以从血液中清除颗粒，因此研究人员只能采集两到三个血样，这不足以进行分析，”该研究的共同作者、负责人马克西姆·尼基廷 (Maxim Nikitin) 评论道。 MIPT 的纳米生物技术实验室。

除此之外，反复抽血对机体造成压力，并可能间接影响颗粒循环。因此，监测体内粒子活性的新无创方法对于纳米医学的发展至关重要。

研究人员使用他们开发的磁性粒子量化 (MPQ) 方法对血液粒子动力学进行无创测量。将小鼠或兔的尾巴放入MPQ读数器的检测线圈中，然后给动物注射纳米颗粒，实时监测动物尾静脉和动脉中的NP浓度。该技术也可用于人类，例如，通过置于检测线圈中的手或指尖。

新方法提供了一种获取粒子动力学独特信息的非侵入性方法，这种方法也比传统方法更简单。它可以进一步探索可能影响动物血液中粒子行为的因素。

研究人员调查了三组因素，包括粒子的理化特性、给药的特殊性和动物的身体状态。以较高剂量注射的较小尺寸的带负电荷的 NP 在血流中停留的时间更长。还发现，如果将粒子反复注射到血液中，则后续粒子剂量的循环会显着延长。

“临床实践中也有类似的案例，患者最初注射纳米颗粒 MRI 造影剂(磁性颗粒)，然后注射治疗性 NP，如携带药物的脂质体。我们已经证明，颗粒可以相互影响，从而可能影响治疗，”该研究的作者、俄罗斯科学院生物有机化学研究所和 MIPT 的研究员 Ivan Zelepukin 说。

似乎是关键方面之一的是注入 NP 的生物体的状态。例如，粒子循环在不同遗传品系的小鼠之间可能存在显着差异。值得注意的是，这种差异仅适用于 50 纳米的小颗粒，但不适用于更大的纳米制剂。此外，如果动物有大肿瘤，小NP从血液中清除得更快;癌症肿瘤越大，清除血液所需的时间就越短。

研究人员认为这可能与免疫系统的动态变化及其响应病理学识别异物的能力增强有关。这些发现提请注意在设计最佳纳米药物时考虑生物体状况对纳米颗粒有效性的影响的重要性——这一方面传统上被忽视。

“这是第一次对具有极高清除率的 NP 进行如此全面的研究。如果没有 RAS 普通物理研究所正在开发的方法，这是不可能的。MPQ 技术结合了高灵敏度、高时间分辨率和定量准确性。除此之外，它是非侵入性的，几乎可以实时检测 NP 含量，”该研究的合著者兼通用物理研究所生物光子学实验室负责人 Petr Nikitin 说RAS。

“我们的方法使我们能够检测新的循环模式并获得大量有价值的信息。例如，我们发现动物根据其免疫状态、肿瘤的存在等具有不同的粒子动力学。同时，需要先进的方法用于研究的动物要少得多。这不仅在时间和财务方面至关重要，而且在符合 3R(替代、减少和细化)原则的动物治疗伦理方面也是必不可少的。我们假设对潜在的机制可能会大大促进纳米材料的合理设计，该材料具有先进的表面功能和卓越的药代动力学，用于下一代诊断和治疗。

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