作者简介 蒂姆-桑德尔(Tim Sandle)博士是一名制药专家,在微生物学和质量保证方面拥有丰富的经验。他著有 30 多本与制药、医疗保健和生命科学有关的书籍,以及 170 多篇同行评审论文和大约 500 篇技术文章。Sandle 曾在 200 多场活动中发表演讲,目前在生物产品实验室有限公司(BPL)工作。他还是曼彻斯特大学和伦敦大学学院的客座教授以及制药行业的顾问。请访问他的微生物学网站https://www.pharmamicroresources.com 。近年来,细胞疗法和基因疗法等新型医疗技术在治疗癌症和心脏病等一系列疾病方面取得了重大进展。其他医学进展则侧重于修复或促进内伤的自然修复。由于缺乏将生物疗法递送至人体的有效方法,其中一些潜在的突破受到了阻碍。随着药物递送技术的进步,一些阻碍正开始消失,2024 年已经取得了一些进展,其中许多进展将持续到 2025 年。本文评估了药物递送领域五项有趣的创新。1. 微型机器人技术微型机器人技术是一种前景广阔的药物递送创新技术。该技术使用非常灵巧、能够爬行、旋转和游泳的微型软体机器人,进入人体的狭窄空间进行药物递送。2024 年开发出了颗粒大小的软体机器人,它可以利用磁场进行控制,从而实现有针对性的药物递送。南洋理工大学进行的试验表明,微型机器人可以运送多达四种不同的药物,然后按照一系列可重新编程的顺序和剂量释放药物。研究记录到的速度为每秒0.30 毫米和 16.5 毫米,具体取决于身体的部位,机器人在每个部位释放不同的药物。磁场的使用使每个机器人都能得到充分的控制,运动可持续长达8小时。药物递送机器人技术的发展将持续到2025 年,其目标是改善机器人剂量控制,避免人体免疫系统对机器人产生反应。免疫系统对异物的反应往往是在机器人周围沉积一层致密的纤维瘢痕组织,从而抑制机器人的功能。当运载工具在运往目标的途中遇到多重阻碍时,可能会导致药物从装载中过早释放,从而导致运载失败;机器人设计有助于降低这种风险。剂量控制也是有待进一步研究的重要领域。当输注速度可以调整时,医护人员就可以补偿因身体成分、基因构成、与其他药物和食物的相互作用以及昼夜节律波动而造成的药物药代动力学差异,从而实现更加个性化的治疗。2. 材料工程可以利用自然力触发分子的定向释放。曼彻斯特大学的科学家们首次开发出一种分子装置,可利用力控制多种小分子的释放。这种技术的基础是一种被称为“轮烷”的连锁分子。在机械力(包括受伤或受损部位受到的力)的作用下,这种材料会触发功能分子(如愈合剂)的释放。多分子释放也是可能的。该设计利用两条聚合物链连接到一个中央环状结构上,沿着支撑装载的轴滑动,可有效释放不同的分子以应对施加的力。3. 纳米粒子近年来,涉及纳米粒子的创新层出不穷;然而,纳米技术仍然不适用于人体的某些部位和某些类型的医疗状况。其中一个领域似乎已在 2024 年得到解决。罗切斯特大学医学中心的技术人员成功地将药物递送到手术修复的肌腱中。纳米技术具有减少疤痕组织形成和改善机械功能的潜力。在制定治疗方案之前,医护人员需要进行空间转录组分析,以确定愈合肌腱的分子图谱。然后,将肽与一种名为抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase , TRAP) 的蛋白质结合起来,直接向愈合的肌腱递送药物。与传统的缝合方法相比,这提供了一种替代性的、可能是更好的肌腱损伤修复方法。4. 细胞外囊泡西北大学的研究人员通过模仿病毒的自然过程,利用细胞外囊泡构建了一种药物递送系统,能够与靶细胞结合,并有效地将药物递送到细胞内。研究人员利用合成生物学构建了DNA “程序”,将其插入 “生产者 ”细胞后,就能引导这些细胞自我组装定制的囊泡。这些程序还能指导细胞生产囊泡并装载生物药物。到目前为止,这项研究还处于概念验证阶段,颗粒已成功地将生物药物(如CRISPR基因编辑剂)递送到免疫系统T细胞中。未来的前景非常诱人,包括替换有问题的基因或向病人体内递送健康的新基因或细胞。基因疗法和细胞疗法的这种应用为治疗各种疾病带来了巨大希望。运载工具可使基因疗法进入人体,将遗传物质转移到特定细胞中,从而治疗疾病。5. 使生物系统正常化马萨诸塞州综合医院的研究人员采用了一种已上市的药物,旨在使肿瘤周围的血管正常化(以改善向癌细胞的药物递送),并用它来加强抗微生物药物的递送,从而杀死肺部的结核菌。这种方法旨在克服将强效抗菌药引导至目标部位时所遇到的阻碍问题。这些阻碍包括功能不全的血管和细胞外基质(围绕人体组织的蛋白质和其他分子网络),它们都会减少血液流动,从而干扰药物递送。就结核病而言,传染性细菌会残留在肉芽肿中,而肉芽肿中的有机体可以成功躲避人体的免疫系统。除非抗菌药能到达病菌,否则治疗是无效的。为了提高药物到达目标部位(这里指的是白细胞和其他组织的微小团块)的机会,可以使用作用于血管的药物贝伐珠单抗和作用于细胞外基质的药物洛沙坦来提高抗菌药到达病原体的机会。迄今为止,这一过程只在动物模型中进行过测试,但在加强抗菌药物递送、促进抗菌宿主反应和改善健康状况方面取得的成功,使其成为2025 年值得进一步研究的领域。ReferencesYang, Z., Xu, C. Lee, J. Lum, G. Magnetic Miniature Soft Robot with Reprogrammable Drug‐Dispensing Functionalities: Toward Advanced Targeted Combination Therapy. Advanced Materials, 2024; DOI: 10.1002/adma.202408750Horejs, CM. Soft robotic drug-delivery device overcomes fibrotic encapsulation. Nat Rev Bioeng 1, 693 (2023). https://doi.org/10.1038/s44222-023-00122-9DeRidder, L., Hare, K., Lopes, A. et al. Closed-loop automated drug infusion regulator: A clinically translatable, closed-loop drug delivery system for personalized drug dosing. Med, 2024; DOI: 10.1016/j.medj.2024.03.020Chen, L., Nixon, R., De Bo., G. Force-controlled release of small molecules with a rotaxane actuator. Nature, 2024; 628 (8007): 320 DOI: 10.1038/s41586-024-07154-0Adjei-Sowah, E., Chandrasiri, I., Xiao, B. et al. Development of a nanoparticle-based tendon-targeting drug delivery system to pharmacologically modulate tendon healing. Science Advances, 2024; 10 (25) DOI: 10.1126/sciadv.adn2332Chen, T-Y., Gonzalez-Kozlova, E., Soleymani, T. et al. Extracellular vesicles carry distinct proteo-transcriptomic signatures that are different from their cancer cell of origin. iScience, 2022; 25 (6): 104414Stranford, D., Simons, L., Berman, K. et al. Genetically encoding multiple functionalities into extracellular vesicles for the targeted delivery of biologics to T cells. Nature Biomedical Engineering, 2023; DOI: 10.1038/s41551-023-01142-xDatta, M., Via, L., V. et al. Normalizing granuloma vasculature and matrix improves drug delivery and reduces bacterial burden in tuberculosis-infected rabbits. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (14) DOI: 10.1073/pnas.2321336121“药物递送”系列精彩推荐