减少抗癌药物的副作用

科学家们开发出了以植物为基础的“纳米晶体”，去除血液中多余的化疗药物。纳米晶体已被证明可以有效地以持续的方式去除药物。这些纳米晶体也有其他应用的潜力，比如从电子垃圾中回收有价值的元素。

　　

   

   

图:纤维素纳米晶体利用其设计的带电、毛茸茸的延伸物捕捉化疗药物的示意图。

资料来源:Terasaki生物医学创新研究所

全球每年有数百万人受到癌症的影响;超过39%的男性和女性在一生中被诊断出患有癌症。化疗是最常用的标准癌症治疗方法，靶向给药可以提高治疗效果。然而，过量的药物仍可能循环到身体的其他部位，导致多种副作用，包括贫血、慢性感染、脱发、黄疸和发烧。

一些建议的方法已经尝试从血液中去除不需要的化疗药物，特别是广泛使用的药物阿霉素(DOX)。但这些方法导致DOX的去除水平不够低。使用带电纳米粒子结合DOX的其他策略，在暴露于血液中发现的带电分子和蛋白质时失效，尽管添加了旨在保护结合能力的材料。

来自宾夕法尼亚州立大学和Terasaki生物医学创新研究所(TIBI)的科学家组成了一个合作团队，设计了一种方法来应对这些挑战。

《Materials Today Chemistry》上描述了这种方法，它基于毛状纤维素纳米晶体——这种纳米颗粒由植物细胞壁的主要成分发展而来，并被设计成从两端延伸出大量的聚合物链“毛”。与传统的纳米颗粒和其他材料相比，这些毛发增加了纳米晶体潜在的药物捕捉能力。

为了制造出能够捕获化疗药物的毛状纤维素纳米晶体，研究人员对软木纸浆中的纤维素纤维进行了化学处理，并在毛上赋予了负电荷，使它们能够稳定地对抗血液中发现的带电分子。这纠正了传统纳米颗粒存在的问题，传统纳米颗粒暴露在血液中时，其电荷会变得惰性或降低，从而限制了它能结合的带正电药物分子的数量。

纳米晶体的结合功效在人类血清中进行了测试，血清是血液中富含蛋白质的液体部分。对于每克毛状纤维素纳米晶体，血清中就有超过6000毫克的DOX被有效去除。这表明，与目前可用的其他方法相比，DOX捕获增加了2到3个数量级。

此外，添加纳米晶体后立即捕获DOX，纳米晶体对全血中的红细胞或人类脐部细胞的生长没有毒性或有害影响。

这种在体内捕获药物的强大手段可以对癌症治疗方案产生巨大影响，因为剂量可以提高到更有效的水平，而不用担心有害的副作用。

首席研究员，宾夕法尼亚州立大学化学工程和生物医学工程助理教授Amir Sheikhi，提供了这样一个应用的例子。“对于一些器官，比如肝脏，化疗可以通过导管进行局部实施。如果我们能放置一种基于纳米晶体的设备来捕获肝脏下腔静脉(一种主要血管)中多余的药物，临床医生就有可能使用更高剂量的化疗来更快地杀死癌症，而不用担心损害健康细胞。一旦治疗结束，设备就可以被移除。”

除了将多余的化疗药物从体内移除，毛状纤维素纳米晶体还可以将其他不需要的物质，如毒素和成瘾药物从体内移除，实验也证明了纳米晶体在其他分离应用中的有效性。比如从电子垃圾中回收有价值的元素。

Terasaki生物医学创新研究所主任兼首席执行官Ali Khademhosseini说:“一开始是一个相对简单的概念，现在已经发展成为一种非常有效的材料分离方法。”“这创造了广泛和有影响的生物医学和材料科学应用的潜力。”

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