利用氢气在身体内作为动力驱动分子马达,结合氢气治疗疾病

原文标题:药+氢,显神功,氢气分子马达!原创: 孙学军  氢思语

这个研究是根据氢气具有疾病治疗疾病的知识,利用金属镁和水反应,产生的氢气产生两个作用,一是作为动力驱动纳米材料在体内进行运输,另一个是将氢气作为疾病治疗的分子。这一理念很有创新性,或许将来能成为一种有价值的疾病治疗新策略。

本研究利用氢气在身体内作为动力,驱动分子马达,结合氢气治疗疾病的功能,再结合癌症治疗药物,建立能自发运动的纳米药物材料。这样具有多种功能元素的纳米材料提供了广阔的想象空间,因为改变其中任何因素,都可以建立不同的创新方案。不过这些方案最终能不能走向成功,需经过临床效果验证和安全性的考验。越是复杂系统,在安全性角度越具有不确定性,所以最终成功则需要很长的路和更多努力。不过,从科学研究角度,这是非常有意思,也是富有趣味的工作。

科学家能将化学或物理。反应转化为机械运动微/纳米马达,因为这种装置具有生物医学应用而引起了广泛关注。曾经有将这种装置用于疾病诊断,介入手术和药物传递等研究。在主动给药方面,微/纳米马达的主动运动使其相比被动给药具有巨大的优势,在癌症治疗方面有更大应用价值。不同类型的微型马达中,以镁为基础纳米马达在生物体有巨大应用潜力。这种装置能在体液条件下自主推进、货物转运和释放以及瞬态生物降解性。

最新研究不仅使用了生物安全的镁释放氢气作为动力来源,还在有机和无机材料相互结合进行马达设计。释放的氢气不仅作为动力,也能作为中和自由基的药物,和药物一起共同参与疾病治疗目的,研究验证了这一方案的可行性和有效性。

该研究制备的氢气驱动微电机主动运动速度高达57±19mm•s−1,一秒钟可运动57毫米。好像不太快,类似蚂蚁,但在微观层面,已经是相当不错的。关键是给分子提供了动力,可以增强氢气的扩散效率,提高细胞外和细胞内的还原能力。不过,氢气的扩散能力本来非常强,能随着血流自由流动,这对于氢气来说的意义并不太大。氢气医学最主要解决的是氢气摄取难度比较大的问题,扩散不是其重要问题。和无运动控制材料相比,搭载抗癌药物阿霉素的微马达材料对4T1肿瘤细胞的化疗疗效显著提高2.4倍,其浓度仅为100°g•mL−1。意思是说用比较低的浓度实现了更强的治疗效果,这是比较好的结果。因为化疗药物往往毒性比较大,减少药物用量,提高目标组织中药物浓度,是在降低毒性提高效果方面的重要目的。不过许多纳米材料都能实现这个目标,这个研究能实现这样的目标不知道是否更强大。

这些结果表明,镁基微电机可作为增强细胞内氢气和癌症化疗的自推进载体。利用局部氢气生成和主动驱动能力,轻易设计的镁微电机为癌症联合氢疗提供了很大希望。

论文摘要图

 

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论文主要结果图

可看出这个马达的制作过程,先把金属镁小球粘在一个平板上,然后用有机材料覆盖,把球从平板上剥离,这样小球底部留下一个没有材料覆盖的小孔。水可从这个小空进入与镁反应产生氢气,氢气喷射驱动小球在液体中游动。

该论文来自南方医科大学药学院和中山大学材料工程学院联合研究工作,论文发表在Applied Materials Today。论文题目Magnesium-basedmicromotors for enhanced active and synergistic hydrogen chemotherapy

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