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擅長和細胞「合體」的金奈米顆粒

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模擬圖:奈米金顆粒和細胞膜融合,由膜上的缺陷處進入細胞膜。Credit: Reid Van Lehn

金奈米顆粒將是藥物傳輸的新寵兒?科學家們發現特定金奈米顆粒能夠輕易穿過細胞膜,與鎖定的細胞發生作用,作為藥物運輸載體!

麻省理工(Massachusetts Institute of Technology, MIT)的 Alfredo Alexander-Katz 團隊本週在Nature Communications上發表了研究成果[1]:奈米金顆粒(表面有修飾特殊配基)在進入細胞時,並非是沿著一般奈米顆粒進入細胞的途徑(內吞作用, endocytosis),而是利用與細胞膜「融合」,來進入細胞內部。

對大多數的奈米顆粒而言,要進入細胞需要透過內吞作用來達成:細胞膜先形成ㄧ個向內凹的空間將奈米顆粒包住,而後該內凹的細胞膜會密合,形成小泡並往內脫離細胞膜,被包住的奈米顆粒便隨著小泡被帶入細胞;然而在這篇研究中,金奈米顆粒是遵循著不同的模式來進入細胞:

科學家們分別模擬了兩種情形來研究金奈米顆粒的行為,第一種情形是當細胞膜(由雙層磷脂質構成,兩層的疏水端彼此相向,親水端分別朝向膜外與細胞內)很平整沒有缺陷時,金奈米顆粒上修飾的疏水性基團會和膜上的親水端相斥,使顆粒無法進入膜內;第二種情形則是當膜上出現一些不完整的缺陷而使磷脂質的疏水端部分露出(特別容易在曲率大的位置出現),該疏水端便會抓住金奈米顆粒,慢慢把它拉進膜中,和細胞膜完全融合(見上方影片)。

這樣的行為,與細胞融合囊泡(vecsicle)的方式十分類似。由此可以預測金奈米顆粒應該可以特別針對"與囊泡結合頻繁的細胞",作為有效的藥物運輸載體。甚至更進一步,未來若是能更清楚了解細胞膜組成及膜上蛋白質對金奈米顆粒融合的影響,將可以透過設計適當的配基,讓金奈米顆粒具備更高的專一性。

 

延伸閱讀:

參考資料:

  1. Reid C. Van Lehn, Maria Ricci, Paulo H.J. Silva, Patrizia Andreozzi, Javier Reguera, Kislon Voïtchovsky, Francesco Stellacci, Alfredo Alexander-Katz. Lipid tail protrusions mediate the insertion of nanoparticles into model cell membranesNature Communications, 2014; 5 DOI: 10.1038/ncomms5482

資料來源:Nano-scale gold particles are good candidates for drug delivery [PHYS.ORG, July 21, 2014]

關於作者

昱夫

PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。