已經(jīng)嘗試了幾種提議的方法來從血液中去除不需要的化療藥物，特別是廣泛使用的藥物阿霉素（DOX）。然而這些方法的結(jié)果是DOX去除率不夠低。盡管添加了旨在保護(hù)結(jié)合能力的材料，但使用帶電納米粒子結(jié)合DOX 的其他策略在暴露于血液中發(fā)現(xiàn)的帶電分子和蛋白質(zhì)時(shí)會失去有效性。

由賓夕法尼亞州立大學(xué)和寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所(TIBI) 的科學(xué)家組成的合作團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種方法來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

《Materials Today Chemistry》中描述的方法基于毛狀纖維素納米晶體——由植物細(xì)胞壁的主要成分開發(fā)的納米顆粒，并且另外設(shè)計(jì)成具有從每一端延伸的大量聚合物鏈?！懊l(fā)”。這些毛發(fā)使納米晶體能夠潛在的藥物捕獲能力大大超過傳統(tǒng)納米粒子和其他材料。

為了生產(chǎn)能夠捕獲化療藥物的毛狀纖維素納米晶體，研究人員對軟木漿中的纖維素纖維進(jìn)行了化學(xué)處理，并賦予毛發(fā)負(fù)電荷，使其對血液中的帶電分子保持穩(wěn)定。這糾正了傳統(tǒng)納米顆粒存在的問題，即當(dāng)它們暴露于血液時(shí)，它們的電荷變得惰性或減少，這限制了它可以結(jié)合的帶正電荷的藥物分子的數(shù)量，使其數(shù)量微不足道。

研究人員測試了納米晶體在人血清（血液中富含蛋白質(zhì)的液體部分）中的結(jié)合效果。每克毛細(xì)纖維素納米晶體可有效去除血清中超過6000 毫克的DOX。與其他當(dāng)前可用的方法相比，這意味著DOX 捕獲量增加了兩到三個(gè)數(shù)量級。

此外，添加納米晶體后，DOX捕獲立即發(fā)生，并且納米晶體對全血中的紅細(xì)胞或人臍帶細(xì)胞的生長沒有毒害作用。

這種在體內(nèi)捕獲藥物的強(qiáng)大方法可能會對癌癥治療方案產(chǎn)生巨大影響，因?yàn)榭梢詫┝吭黾拥礁行У乃?，而不必?fù)?dān)心有害的副作用。

該研究的首席研究員、賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)工程和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授Amir Sheikhi 提供了此類應(yīng)用的示例。 “對于某些器官，例如肝臟，可以通過導(dǎo)管進(jìn)行局部化療。如果我們可以放置一種基于納米晶體的裝置來捕獲從肝臟下腔靜脈（一種主要血管）流出的過量藥物，那么臨床醫(yī)生就可以可以進(jìn)行更高劑量的化療來更快地殺死癌癥，而不必?fù)?dān)心損害健康細(xì)胞，并且一旦治療結(jié)束，該裝置就可以被移除。”

除了從體內(nèi)清除多余的化療藥物外，毛細(xì)管纖維素納米晶體還可以針對其他不良物質(zhì)，例如毒素和成癮藥物。這些實(shí)驗(yàn)還證明了納米晶體在其他分離應(yīng)用中的有效性，例如電子廢物?；厥沼袃r(jià)值的元素。

寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所所長兼首席執(zhí)行官Ali Khademhosseini 表示：“最初是一個(gè)相對簡單的概念，現(xiàn)在已發(fā)展成為一種高效的材料分離方法。這為生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)提供了一種廣泛且有影響力的方法。應(yīng)用創(chuàng)造潛力?！?