Наночастицы с бактериальной оболочкой
Использование бактерий в качестве биогибридной терапевтической системы имеет давнюю историю. Подобно клеточным биомиметическим системам, белковые оболочки бактерий конъюгируют с функциональными наночастицами и антителами для доставки лекарств, визуализации опухолей, длительного удержания и терапии рака. В частности, системы на основе бактерий выживают в анаэробных средах и вдоль кислородных такси для достижения аноксических опухолей in vivo. Например, системы доставки, опосредованные Bifidobacterium breve и Clostridium difficile, используют свои анаэробные среды обитания для нацеливания на ткани опухоли гипоксии для визуализации и терапии.
Основываясь на вышеупомянутых свойствах бактериально-опосредованных наносистем, была рассмотрена концепция замаскированной стратегии клеточной мембраны с использованием «отдельных клеточных мембран», собранных из бактерий. По сравнению с наносистемами, покрытыми клеточной мембраной, стратегия покрытия бактериальных мембран представляет собой новую перспективу от проектирования до конструирования биомиметических платформ для биомедицинских применений.
Большое количество бактерий развило высокое сходство к определенным клеткам и тканям млекопитающих через их лиганды. Некоторые бактерии естественным образом обладают свойствами нацеливания на опухоль, опосредованными адгезионными белками, антигенами или другими молекулами на поверхности белковой оболочки. Бак
В ранних исследованиях бактериальные призраки были получены и в дальнейшем разрабатывались как передовые носители доставки для целевой доставки лекарств и РНК. Как и клеточные мембраны млекопитающих, различные свойства бактериальных мембран представляют собой многообещающую тему для их исследования и разработки в качестве материалов для покрытия синтетических наночастиц.
Мало исследователей изучают наночастицы, покрытые бактериальной мембраной, но эти платформы все еще являются частью семейства систем, покрытых клеточной мембраной.
В отличие от выделения клеточных мембран млекопитающих с использованием гипотонического лизиса, выделение наружных мембран грамотрицательных бактерий (Escherichia coli (E. coli)) достигается градиентной ультрацентробежной фильтрацией. После удаления генетического материала внутри бактерий, исследователи собирают наружную мембрану кишечной палочки и переводят ее в пузырьки для восстановления на поверхности наночастиц золота (AuNP). Эти полученные частицы ядро-оболочка демонстрирует замечательную стабильность в физиологических средах и мембраносвязанных иммуногенных антигенах с собственными адъювантными свойствами, которые позволяют наночастицам ядра служить в качестве антибактериальных вакцин, которые способствуют адаптивному иммунному ответу против бактериальной инвазии.
Бактериальные мембраны покрыты MSN для разработки биогибридных систем доставки лекарств. После покрытия мембранами E.coli, большое количество DON-нагруженных MSN поглощается нейтрофилами вследствие иммунной реакции, и эта биогибридная система доставки лекарств с естественным иммунологическим распознаванием была успешно разработана. Эта система доставки использует собственную способность хемотаксиса нейтрофилов распределять полезную нагрузку груза, что приводит к контролируемому движению вдоль градиента химических сигналов, генерируемых целевой E.coli, для целевой доставки лекарств.
В целом, подход бактериального покрытия мембран представляет собой новый и эффективный метод конструирования поверхности наночастиц вместо непосредственного использования бактерий. Эта биомиметическая стратегия не только упрощает сложность существующих систем доставки лекарств на основе бактерий, но также минимизирует эту биогибридную наносистему в наноразмерных масштабах.
С точки зрения биологической безопасности стратегия бактериального покрытия мембран биосовместима с живыми организмами, поскольку используется опустошенный бактериальный призрак, который является совершенно безопасным для терапии рака, что бросает вызов концепции обычной биологической безопасности. В настоящее время бактериальные мембранные покрытия все еще находятся на стадии оптимизации и еще не достигли универсальности обычного процесса покрытия клеточной мембраны; таким образом, это поле требует значительно больших усилий.
Перспективы
Биомиметическая стратегия направлена на производство клеточных наночастиц с помощью подхода сборки сверху вниз, который инновационно устраняет разрыв между синтетическими материалами и биологическими объектами.
Предложенная методика представляет собой химический безинтерфейсный подход для наночастиц, который включает биоактивность мембранных компонентов. Специфические функции и свойства клеточной мембраны, такие как длительное время циркуляции, выход из иммунной системы, антибиоадгезия и тканеспецифическое нацеливание, переносятся на синтетические материалы. Между тем, необычайное разнообразие родительских клеток (эритроцитов, тромбоцитов, стволовых клеток, раковые клетки, иммунные клетки и бактерии) предоставляет множество типов покрытий для конъюгирования с наночастицами для различных биомедицинских применений.
Большинство синтетических наночастиц могут быть покрыты клеточными мембранами, независимо от их гидрофобности, поверхностного потенциала, размера и морфологии, что приводит к образованию биомиметических платформ с биосовместимостью и отсутствием иммуногенности.
В будущих применениях наночастицы, покрытые клеточной мембраной, продемонстрируют ряд преимуществ в аспектах доставки лекарственных средств in vivo, биоизображения и терапии рака. Однако использование однотипных или обычных типов клеточных мембран в качестве материалов покрытия может ограничивать разнообразие функций. Смешанные типы клеточных мембран или новые типы клеточных или бактериальных мембран должны быть использованы в качестве компонентов покрытия в будущем.
Вводя комплексные биологические остатки, многие встроенные функции будут способствовать повышению производительность терапевтических наночастиц в естественных условиях. Легкие лиганды, состоящие из антител, ДНК / РНК, пептидов, белков и ферментов, должны рассматриваться для включения в покрытия клеточной мембраны для усиления синергетических характеристик в биомедицинских применениях.
Синтетические наночастицы, покрытые клеточной мембраной, все еще ограничены сложными методами получения, легкой дезактивацией, крупномасштабным синтезом и трудной сохранностью; они должны быть исследованы в будущем.
Исследователи, изучающие наночастицы, покрытые клеточной мембраной, должны сосредоточиться на их переводе из экспериментальных исследований в клинические применения.
Если вам было интересно – ставьте лайк и подписывайтесь на мой канал!