這篇論文共同通訊作者、加州理工學院醫學工程教授及Heritage醫學研究所研究員Wei Gao表示，研究團隊可以把這個氣泡狀球體的奈米仿生粒子引導到腫瘤部位，並以可控且有效的方式釋放藥物，而不是把藥物放入體內並讓它到處擴散。
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奈米仿生粒子技術的難題與突破
這顯然是個令人眼睛為之一亮的突破，但研發過程卻沒有想像中簡單。因為這個奈米仿生粒子必須先克服多項挑戰。首先，它只能在到達目標後才釋放藥物，其次是一旦把藥物釋放出去了，粒子必須被身體吸收。
然而，光是要把奈米仿生粒子送到目標區，就已困難重重。第一個難題，這些粒子必須可以在血液、尿液或胃酸等體液中保持完好，並在這些流動的體液中精確移動；此外，這些粒子還必須具有生物相容性和可吸收性，不至於留下任何有害物質。
為了克服這些難題，加州理工學院研究團隊開發出「生物可吸收聲學奈米仿生粒子」（BAM），這是由聚乙二醇二丙烯酸脂的水凝膠製成的球形微結構，研究人員透過雙光聚合（TPP）光刻技術，利用快速的紅外線雷射脈衝，選擇性地交織出光敏感聚合物，再一層一層地以3D列印出球形微粒子。
研究人員將奈米仿生粒子的內外設計得不一樣。外部經化學修飾為親水性，可以被水吸收，以確保一大群奈米仿生粒子可以順利穿過血液、尿液或胃酸等體液，而且不會黏聚在一起。至於其內部則被化學修飾成疏水性，好讓這些粒子在穿過體液時，可以長時間捕獲氣泡，而不至於讓這些氣泡破裂。
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奈米仿生粒子在體內的追蹤
這些捕獲的氣泡有多種用途，其中最重要的是可以讓研究人員追蹤奈米仿生粒子的運動及其位置。Wei Gao在加州理工學院發佈的資料中形容，這些氣泡就像是優秀的超音波顯影劑，研究人員可以隨時監控奈米仿生粒子是否朝著目標前進。
在此之前，研究人員已把磁性奈米顆粒和治療藥物結合在奈米仿生粒子球體的外部結構中，他們就可以利用外部磁場將粒子引導到需要的位置，並留在那裡，慢慢將藥物釋放出去。
為了確保奈米仿生粒子都能快速往目標挺進，研究人員在這些粒子上設計兩個孔洞。當它們曝露在超音波場時，氣泡會振動，導致周圍的液體通過一個孔洞，再從另一個孔洞流出，推動前進。他們發現，兩個孔洞的奈米仿生粒子，速度會比只有一個孔洞的奈米仿生粒子快。
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結語：奈米仿生粒子的未來應用潛力
Wei Gao表示，經過過去二十年來科學家的不斷努力，微米或奈米仿生粒子的概念並不新鮮。這些粒子擅長在人體複雜且通常難以進入的區域中導航前進，為疾病診斷、精準藥物傳輸、解毒和微創手術等應用，提供了全新選擇。
研究團隊設計出外部為親水性、內部為疏水性的氣泡狀球體奈米仿生粒子，可以在體液中長時間捕獲氣體，並在特定位置釋放藥物，可說是這個科學領域的關鍵創新之一，可望成為非常有潛力的藥物傳輸和精準手術平台。
展望未來，希望透過這個平台，為不同條件及不同類型的治療方式，提供有效載體或藥物，並儘快在人類身上進行臨床試驗。
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- 關鍵字：奈米仿生粒子、生物可吸收聲學奈米仿生粒子、BAM、聚乙二醇二丙烯酸脂、水凝膠
Ref. : https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adp3593
