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【科技最前沿】高效止血:用「環糊精」來搭魔方

日期:2019-08-29

      ▶  快速止血:与死神赛跑      

“病人大出血了,急需輸血!”,相信大家經常在影視劇中看到類似的橋段。大出血每年奪去190萬人的生命,在嚴重受傷的情況下,正常的止血過程是遠遠不夠的,許多大出血患者在等待救援的過程中離開了人世。比如車禍意外、孕婦生産等,在生死攸關之際,迅速止血可以將患者從鬼門關拉回來,大大降低死亡率。

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     ▶ 人工血小板:新的研究方向     

機體受到損傷後,第一個做出反應的是血小板。它們會立即被激活,從靜息的圓盤狀變成活化的扇子狀,並聚集形成血小板凝塊,起到初級止血作用。因此,血小板在止血過程中發揮著至關重要的作用。血小板輸注和輸血是治療失控性出血最常見和有效的手段。

近年來,采用載體負載多肽構建人工血小板,成爲了止血材料新的研究方向。人工血小板具有易合成、副作用少、可工業化生産等諸多優勢。

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納米粒作爲人工血小板時,納米粒的形狀對其理化性質、生物性質的展現發揮著重要作用,因此納米粒的形狀在很大程度上決定人工血小板的止血效率。人體內的生物識別機制更容易識別球形結構,而非球形的納米粒可以逃避機體的清除機制,延長循環時間,並增加對血管表面的粘附性。研究形態可控的非球形人工血小板,爲提高止血效率帶來了新的希望。

     ▶ 變形:環糊精→立方體人工血小板     

日前,中科院上海藥物研究所張繼穩研究員團隊發明了一種立方體的納米材料,可以實現高效止血。該材料以γ-環糊精(CD)爲單元。而γ-環糊精是由8個葡萄糖單元組成的環狀結構化合物,是安全可注射的藥用輔料。

環糊精金屬有機骨架(CD-MOF)以環糊精爲有機配體,鉀離子爲無機金屬中心,配位形成安全性高的新型藥物載體,其具有規則的立方體形態。

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科研人員以立方體的CD-MOF爲基礎,合成了去除鉀離子的交聯CD-MOF(CL-MOF)。CL-MOF是由環糊精組成的高度網狀結構的立方體納米粒。采用寡肽GRGDS來模擬纖維蛋白原的凝血機制,對微粒表面進行功能化修飾後,構建了立方體的人工血小板GS5-MOF。

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體內小鼠斷尾模型的研究結果表明,立方體GS5-MOF可以靶向出血損傷部位,將小鼠的出血時間和失血量降低90%,而同等劑量的球形環糊精納米海綿(GS5-NS)只能將出血時間降低23%,失血量僅降低7%,說明GS5-MOF納米載體的立方體形狀對其高效止血起著至關重要的作用。

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該研究首次采用原材料爲藥用輔料環糊精的立方體納米材料,用于失控性出血的靶向治療。立方體的GS5-MOF不僅是高效的止血劑,而且作爲藥物載體,可以靶向遞送治療藥物,對失控性出血、動脈粥樣硬化和腦卒中等血管相關疾病靶向診療的應用前景廣闊,有望提高溶栓藥的治療效果,減少毒副作用,是血管疾病藥物遞送新型技術。

     ▶ 立方体人工血小板:广泛应用前景     

本研究利用CD-MOF尺寸可控的優勢提供了一種納米級可靜脈注射用或微米級可局部外用的立方體人工血小板。立方體的GS5-MOF具有獨特的立方體形態,突破以往載體球形形態的限制,有效逃避巨噬細胞的吞噬和清除,提高靶向性和止血效率。

另外,采用RGD寡肽序列對立方體的CL-MOF修飾後,注射給藥時可以靶向出血部位,有效發揮止血作用。CD-MOF的尺寸可控,以納米級、微米級CD-MOF爲基礎,則可以提供靜脈注射或外用的新型高效的人工血小板。

這一研究爲進一步開發人工血小板産品奠定基礎。基于這個新材料,科學家正在開發血小板相關疾病的治療和診斷新産品,用于全身性失血的控制和車禍、手術等外部創傷的止血。

來源:中國科學院上海藥物研究所,相關成果發表在國際學術期刊Theranostics上,全文鏈接:http://www.thno.org/v09p2489.htm。


 

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