中國粉體網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)院過程工程研究所與清華大學(xué)、天津大學(xué)合作，基于無定形金屬有機框架開發(fā)出一種新劑型，可實現(xiàn)酶分子的細(xì)胞內(nèi)高效遞送和催化，在單細(xì)胞水平上實現(xiàn)細(xì)胞代謝產(chǎn)物的原位檢測。該工作發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。
納微顆粒為生物劑型工程的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。過程工程所生化工程國家重點實驗室生物劑型與生物材料團隊研究員馬光輝和魏煒等對此進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)制了一系列納微顆粒新劑型，成功用于腫瘤、糖尿病、乙肝等重大疾病的預(yù)防、診斷和治療。相關(guān)工作相繼發(fā)表于Nat Mater 2018, 17, 187、Nat Commun 2017, 8, 14537、Sci Adv 2019, 5, eaaw3192、Adv Mater 2019, 31, 1801159、Adv Sci 2017, 4, 1700083、ACS Nano 2015, 9, 4925-4938等，部分劑型已進(jìn)入臨床前和臨床研究。
受限于細(xì)胞膜的屏障作用和細(xì)胞內(nèi)的降解因素，外源的酶分子難以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮高效的催化反應(yīng)。為解決這一難題，研究團隊制備了新型的無定形態(tài)金屬有機骨架納米顆粒，用于酶分子的負(fù)載。
該劑型能夠克服細(xì)胞膜屏障，將酶分子高效遞送進(jìn)細(xì)胞中，同時利用納米顆粒的保護(hù)作用，保證酶分子的天然活性，進(jìn)一步借助無定形態(tài)金屬有機骨架的介孔結(jié)構(gòu)（3-6 nm，晶態(tài)結(jié)構(gòu)僅1 nm），強化底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)擴散（圖1 a-d）�；谏鲜鰞�(yōu)勢，該劑型可用于細(xì)胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的原位檢測。
以葡萄糖為例，經(jīng)過該劑型催化后的產(chǎn)物可以與相應(yīng)的熒光探針反應(yīng)，借助高內(nèi)涵技術(shù)在單細(xì)胞水平上實現(xiàn)無損傷的實時定量檢測，可用于細(xì)胞代謝狀態(tài)的判斷以及正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的區(qū)分（圖1 e-j），為慢性病的監(jiān)控和癌癥的早期診斷提供了新思路。
無定形納米載體（a）及酶-無定形納米載體復(fù)合物（b）的掃描電鏡圖；（c）Cryo-EM成像顯示無定形載體的結(jié)構(gòu)；（d）酶分子經(jīng)過負(fù)載后的表觀活性；不同代謝狀態(tài)下細(xì)胞的熒光強度變化圖（e）以及對應(yīng)高內(nèi)涵圖像（f）；正常肝細(xì)胞（橙色）和肝癌細(xì)胞（藍(lán)色）的熒光強度變化圖（g）以及對應(yīng)高內(nèi)涵圖像（h）；（i）不同細(xì)胞胞內(nèi)葡萄糖濃度和熒光強度的關(guān)系；（j）每種細(xì)胞熒光強度達(dá)到峰值時的對應(yīng)圖像。
吳曉玲、岳華和張原宇為該論文共同第一作者，戈鈞、魏煒、張麟和李賽為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金以及國家重點研發(fā)計劃項目等支持。
圖：無定形金屬有機框架納米劑型的構(gòu)建及其在細(xì)胞代謝物原位檢測中的創(chuàng)新應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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