研究人员描述了体内纳米粒子的行为

纳米颗粒在医学上被积极地用作造影剂以及用于各种疾病的诊断和治疗。然而，新型多功能纳米剂的开发由于难以监测其血液循环而受到阻碍。莫斯科物理技术学院，RAS的Shemyakin-Ovchinnikov RAS生物有机化学研究所，莫斯科工程物理研究所，普罗霍罗夫RAS普通物理研究所和Sirius大学的研究开发了一种新的无创纳米方法测量血液中的纳米颗粒高时间分辨率。这项技术揭示了影响血液中颗粒寿命的基本参数，这可能潜在地导致发现新的，更有效的用于生物医学的纳米剂。控制释放杂志。

纳米颗粒(NP)的临床应用需要对其在体内的行为，特别是NP在血液中停留的持续时间进行准确的分析。该参数确定NP是否有足够的时间在体内扩散，达到其治疗目标(例如肿瘤)并与之结合。或者，过长的循环时间可能导致颗粒在健康组织中积聚，从而增加其副作用。

通常通过抽取血液样本并测量纳米剂含量来研究血液中的NP循环。研究合著者马克西姆·尼基丁(Maxim Nikitin)评论说：“这类技术的问题在于，通常在短短几分钟内即可清除血液中的颗粒，因此研究人员只能采集两三个血样，这不足以进行分析。” MIPT的纳米生物技术实验室。

除此之外，重复抽血会对生物体产生压力，并可能间接影响颗粒循环。因此，监测体内粒子活性的新的非侵入性方法对于纳米医学的发展至关重要。

研究人员使用他们开发的磁性颗粒定量(MPQ)方法对血液颗粒动力学进行无创测量。将小鼠或兔子的尾巴放入MPQ阅读器的检测线圈中，然后向动物注射纳米颗粒，并实时监测其尾静脉和动脉中的NP浓度。该技术也可以与人类一起使用，例如，通过放置在检测线圈中的手或指尖。

新方法提供了一种非侵入性的方式来获取有关粒子动力学的独特信息，该方法也比传统方法更简单。它使得能够进一步探索可能影响动物血液中颗粒行为的因素。

研究人员研究了三组因素，包括粒子的物理化学性质，其给药的特殊性以及动物身体的状态。以较高剂量注入的较小尺寸的带负电荷的NP在血液中的保留时间更长。还已经发现，如果将颗粒反复注射到血液中，则随后的颗粒剂量的循环变得明显延长。

“在临床实践中，类似的情况是，首先给患者注射纳米颗粒MRI造影剂(磁性颗粒)，然后注射治疗性NP，例如携带药物的脂质体。我们已经证明，颗粒之间会相互影响，这可能会影响治疗”，该研究的作者，俄罗斯科学院生物有机化学研究所和MIPT的研究员Ivan Zelepukin说。

注射NP的生物体的状态似乎是关键方面之一。例如，在不同遗传株的小鼠之间，颗粒循环可能发生显着变化。值得注意的是，这种差异仅对于较小的50纳米颗粒才明显，而对于较大的纳米剂则不明显。此外，如果动物患有大肿瘤，则小NP会更快地从血液中清除;癌瘤越大，血液清除所需的时间越少。

研究人员认为，这可能与免疫系统的动态变化及其对病理反应的识别异物的能力增强有关。这些发现引起人们对设计最佳纳米药物时考虑生物体状况对纳米粒子有效性的影响的重要性的关注，而传统上这一方面一直被忽略。

“这是首次对清除率极高的NP进行全面研究。如果没有RAS通用物理研究所正在开发的方法，这是不可能的。MPQ技术结合了高灵敏度，高时间分辨率和定量精度。此外，它是无创的，可以几乎实时检测NP含量，”研究合著者，通用物理研究所生物光子学实验室负责人Petr Nikitin说道。 RAS。

“我们的方法使我们能够发现新的循环模式并获得大量有价值的信息。例如，我们发现动物根据其免疫状态，肿瘤的存在等而具有不同的粒子动力学。同时，需要先进的方法要进行研究的动物要少得多。这不仅在时间和财务上至关重要，而且对于符合3R原则(替代，减少和精炼)的动物治疗伦理至关重要。潜在的机制可能极大地促进具有先进表面功能和优异药代动力学的纳米材料的合理设计，以用于下一代诊断和治疗。”

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