麻省理工学院的工程师表明，他们可以通过控制称为手性的化学结构特征(结构的“手性”)来增强药物递送纳米颗粒的性能。

许多生物分子可以以右旋或左旋形式出现，它们的成分相同但彼此互为镜像。

麻省理工学院的研究小组发现，用右手形式的氨基酸半胱氨酸包被纳米颗粒有助于避免颗粒被体内的酶破坏。它还帮助他们更有效地进入细胞。麻省理工学院戴维·H·科赫研究所教授，科赫综合癌症研究所成员罗伯特·兰格说，这一发现可以帮助研究人员设计出更有效的药物来治疗癌症和其他疾病。

该论文的资深作者之一兰格说：“我们对本文感到非常兴奋，因为控制手性为药物输送以及新的药物治疗提供了新的可能性。”

Koch研究所的研究科学家Ana Jaklenec也是该论文的高级作者，该论文于11月4日发表在Advanced Materials上。该论文的主要作者是MIT博士后Jihyeon Yeom。该论文的其他作者是前麻省理工学院的博士后Pedro Guimaraes和Kevin McHugh，麻省理工学院的博士后Quanyin Hu和科赫研究所的研究附属机构Michael Mitchell。韩国首尔汉阳大学的Hyo Min Ahn，BoKyeong Jung和Chae-Ok Yun也是该论文的作者。

手性相互作用

许多生物学上重要的分子已经进化为仅以右旋(“ D”)或左旋(“ L”)版本存在，也称为对映异构体。例如，天然存在的氨基酸总是“ L”对映体，而DNA和葡萄糖通常是“ D”。

Yeom说：“在自然界中普遍存在，为材料的生物学和化学特性赋予独特性和特异性。” “例如，具有相同组成的分子，根据其手性的不同，其甜味或苦味和气味不同，一种对映异构体是无活性的，甚至是有毒的，而另一种对映异构体可以发挥重要的生物学功能。”

麻省理工学院的团队假设，可能有可能利用手性相互作用来改善药物递送纳米颗粒的性能。为了验证该想法，他们创建了由2纳米氧化钴颗粒簇组成的“超颗粒”，其手征性由表面上的“ D”或“ L”型半胱氨酸提供。

通过使这些颗粒沿着排列有癌细胞(包括骨髓瘤和乳腺癌细胞)的通道流动，研究人员可以测试每种类型的颗粒被细胞吸收的程度。他们发现，涂有“ D”半胱氨酸的颗粒被更有效地吸收，他们认为这是因为它们能够与细胞膜中发现的胆固醇和其他脂质(也具有“ D”方向)更强烈地相互作用。

研究人员还认为，“ D”型半胱氨酸可能有助于纳米颗粒避免被人体中由“ L”氨基酸组成的酶分解。这可以使粒子在体内循环更长的时间，从而使它们更容易到达预期的目标。

在对小鼠的研究中，研究人员发现“ D”涂层颗粒确实在血液中停留的时间更长，这表明它们能够成功逃避破坏“ L”涂层颗粒的酶。注射后约两个小时，循环中“ D”颗粒的数量远大于“ L”颗粒的数量，并且在实验的24小时内仍保持较高水平。

Jaklenec说：“这是研究手性可能如何帮助这些颗粒到达癌细胞并延长循环时间的第一步。下一步是看看我们是否真的可以在癌症治疗方面有所作为。”

改性颗粒

研究人员现在计划用其他类型的药物递送颗粒来测试这种方法。在一个项目中，他们正在研究用“ D”氨基酸涂覆金颗粒是否会改善其在小鼠体内递送抗癌药物的能力。另外，他们正在使用这种方法来修饰腺病毒，一些合作者正在开发这种腺病毒，作为治疗癌症的潜在新方法。

“在这项研究中，我们证明了'D'手性可以延长循环时间并增加癌细胞的摄取。下一步是确定载有药物的手性颗粒与游离药物相比是否具有增强或延长的功效，”贾克雷尼克说。“这基本上可以转化为任何纳米粒子。”