新型纳米流控芯片技术实现外泌体药物载体的高通量制备

如果将细胞比喻为生产生物分子的工厂，那么外泌体就是携带这些分子的运载器，它们能够直接进入受体细胞内部，释放所携带的物质，进而影响受体细胞。近年来，外泌体被用于探索治疗人类疾病的药物分子递送载体，在药物研发领域表现出较大的应用潜力。

前不久，中国科学院深圳先进技术研究院研究员杨慧带领团队，研发了一种纳米流控芯片技术，实现了外泌体药物载体的高通量制备，并通过实验验证了新型外泌体药物载体的抗肿瘤效果。该成果已于9月2日以封面文章形式发表在国际学术期刊《Small》。

据杨慧介绍，外泌体的直径大约为30～200纳米，作为一种天然的细胞间物质载体，可以分泌到细胞外空间或体液，通过生物分子的转移和传递，来实现细胞间的通讯。

杨慧说，将外源物质装载到外泌体中，有一些传统方法，比如电穿孔法，但这种方法存在着装载效率过低、极易破坏外泌体完整性和功能性的缺点，这让外泌体在生物医药应用上面临重大挑战。

杨慧团队就此提出一种名为“外泌体纳米穿孔器”的高通量芯片，可将多种外源物质装载到外泌体中，并获得大量装有药物的无损伤外泌体样品。

此成果论文第一作者、中国科学院深圳先进技术研究院博士研究生郝锐说，“外泌体纳米穿孔器”借助纳米流体芯片技术，可以实现外泌体药物载体制备条件的高度可控。

据他介绍，研究团队制造了结构精密的纳米级通道，实现了3万个模块的并行工作，可极大提高工作效率。借助纳米通道，研究团队对外泌体进行机械挤压和流体剪切，在外泌体膜表面，产生短暂存在但不破坏生物膜结构的纳米孔，促进外源物质分子从周围溶液进入外泌体，从而实现了外泌体药物载体的无损伤制备。

研究团队为进一步验证“外泌体纳米穿孔器”的有效性，选取阿霉素作为验证对象。阿霉素作为一类抗生素类药物，常作为脑胶质瘤、恶性淋巴瘤、乳腺癌以及肺癌等各类癌症的治疗药物。

最终，研究团队证实了“外泌体纳米穿孔器”可以将其高效装载到外泌体中，载药外泌体可以将阿霉素，运输到肺癌细胞和肿瘤球中，并诱导癌细胞死亡和抑制肿瘤球生长。

“研究结果表明，我们开发的纳米流控芯片，确保了含药外泌体的活性，同时架起了对抗癌细胞、肿瘤细胞等的‘直击通道’，在不产生免疫反应的情况下释放内含药物，这是外泌体药物临床应用的重要前提。”杨慧说。

目前，研究团队正在努力将这一纳米流控系统进行标准化生产。杨慧介绍，未来，基于纳米流控芯片技术，实现外泌体载药的新策略，有望发展成为一个平台型工具，将具有生物学意义和临床治疗作用的不同外源物质装载到外泌体中，在生物学研究和无细胞治疗方法开发上得到更多应用。

文章来源：麦姆斯咨询（“微流控”公众号）