一个可控制关键纳米级药物及更多药物交付的新平台

在可能会对从制药到化妆品甚至是食品的多个行业产生重大影响的工作中，麻省理工学院的工程师们开发了一个新颖的平台，用于将某些重要的药物，营养素和其他物质控制地输送到人体细胞。

研究人员认为，他们的简单方法可以轻松地从实验室过渡到工业，这种方法可以制造出装有数千种载有药物或其他活性成分的纳米液滴的小胶囊。

许多打算在人体中或人体上使用的消费品中的活性成分不易溶于水。结果，它们难以被人体吸收，并且难以控制它们向细胞的递送。

麻省理工学院的研究小组在论文中写道：“仅在制药行业，“目前市场上销售的40%的药物和90%的开发中的药物都是疏水性的，其低水溶性大大限制了它们的生物利用度和吸收效率” 。 8月28日发表在“ 高级科学 ”杂志上 。

纳米乳液的救援

这些药物和其他疏水性活性成分确实溶于油。因此，人们对纳米乳剂的兴趣与日俱增，这种纳米乳剂相当于油和醋的色拉调料，它由分散在水中的微小油滴组成。溶解在每个油滴中的是感兴趣的活性成分。

除其他优点外，装载成分的液滴可轻松通过细胞壁。每个液滴是如此之小，以至于可以在人类头发的整个宽度上容纳1,000至5,000。(它们的对应物太大了，无法通过。)一旦液滴进入细胞内部，它们的有效载荷就可以发挥作用。液滴也非常稳定，导致较长的保质期，并且可以携带大量的活性成分。

但是有一个问题：您如何将纳米乳剂封装到丸剂等剂型中?这样做的技术仍然是新生的。

在最有前途的方法之一中，将纳米乳液封装在聚合物凝胶的3D网络中以形成小珠。然而，目前，当摄入这些珠子时，它们会立即释放出它们的有效载荷，即充满成分的油滴。无法控制该过程。

麻省理工学院的团队通过在单个大的纳米乳液液滴周围添加壳或胶囊来解决此问题，每个液滴均包含数千个纳米油滴。该壳不仅可以保护体内的纳米液滴免受人体有害的生理状况的侵害，还可以用来掩盖其中所含活性成分通常令人讨厌的味道。

结果是直径约5毫米的“药丸”具有可生物降解的外壳，而该外壳又可以“调节”以在特定时间释放其内容物。这是通过更改外壳的厚度来完成的。迄今为止，他们已经使用布洛芬和维生素E成功测试了该系统。

“我们的新交付平台可应用于多种纳米乳剂，它们本身包含从药物到保健食品和防晒霜的活性成分。对如何交付它们进行这种新的控制，为将来的应用开辟了许多新途径。”化学工程学教授，Robert T. Haslam教授Patrick Doyle说。

他的研究同事是化学工程研究生，论文的第一作者Chen-Hsun Chen和今年初获得化学工程博士学位的Cheng Li-Chiun Cheng SM '18，PhD '20。在LiquiGlide。

许多优点

MIT平台除了具有简单性和对行业的可扩展性外，还具有许多优势。例如，壳本身“源自棕色藻类的细胞壁，因此它非常天然并且与人体生物相容，” Chen说。

此外，制备包含其有效载荷的纳米乳液的方法是经济的，因为所涉及的简单搅拌需要很少的能量。Doyle说，该过程也“非常温和，可以像药物一样保护感兴趣的[活性]分子”。“苛刻的技术可能会损坏它们。”

该团队还展示了将每个壳内的液态纳米乳液转变成固态核的能力，这可能会允许多种其他应用。他们这样做是通过添加一种材料，该材料在被紫外线激活时将纳米油滴交联在一起。

对于Chen来说，工作中最令人兴奋的部分是准备这些胶囊，然后“看着它们在我设计的目标时间内破裂以释放其内含物”。

Doyle指出，从教学角度来看，这项工作“将化学工程的所有核心要素结合在一起，从流体动力学到反应工程和传质。对我来说，将它们全部集中在一个项目中非常酷。”