痛風(fēng),吃是納米人體內(nèi)尿酸結(jié)晶堆積引發(fā)的劇烈關(guān)節(jié)炎癥,已累及全國超8000萬患者。馬達(dá)傳統(tǒng)藥物治療雖能降解尿酸緩解癥狀,掉尿東科卻像“滅火器”只能撲滅明火,酸結(jié)無法清除隱患,晶廣尿酸降解后產(chǎn)生的學(xué)家新療過氧化氫更像“余燼”,長期損傷關(guān)節(jié),探索痛風(fēng)甚至引發(fā)心血管疾病。針治更棘手的吃是,人體自身早已失去分解尿酸的納米“工具”——尿酸酶。如何設(shè)計一個既能高效降解痛風(fēng)患者體內(nèi)尿酸,馬達(dá)又能自動清理“余燼”的掉尿東科智能系統(tǒng)?
4月16日,南方醫(yī)科大學(xué)稱,酸結(jié)學(xué)校藥學(xué)院涂盈鋒教授團(tuán)隊已在《自然·通訊》發(fā)表了研究論文。晶廣該研究構(gòu)建了“裝”有檸檬酸鈉和尿酸酶的二氧化硅“納米馬達(dá)”,可以在關(guān)節(jié)腔內(nèi)“吃”掉尿酸結(jié)晶,有望在5年內(nèi)讓痛風(fēng)患者實現(xiàn)“一針治療”的目標(biāo)。
在一次摸索研究中,涂盈鋒團(tuán)隊成員偶然注意到蜜蜂采蜜時會釋放信息素引導(dǎo)同伴,形成高效的“群體作業(yè)”。這啟發(fā)團(tuán)隊有了“納米蜂群”的大膽設(shè)想:能否設(shè)計一種能在人體關(guān)節(jié)內(nèi)自主運動的納米顆粒,攜帶人體匱乏的降解尿酸的酶,像一只只小蜜蜂一樣,在關(guān)節(jié)內(nèi)自主協(xié)作,精準(zhǔn)“圍攻”尿酸結(jié)晶?
于是,可負(fù)載檸檬酸鈉和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“自驅(qū)動納米馬達(dá)”的概念誕生了。涂盈鋒介紹,其就像一臺微型機器人,在人體關(guān)節(jié)腔內(nèi)一邊“吃掉”尿酸,一邊將有害的降解產(chǎn)物過氧化氫轉(zhuǎn)化為無害的水和氧氣,形成自給自足的“能量循環(huán)鏈”。
“我們不是在單純制造尿酸酶納米顆粒,而是在納米世界實現(xiàn)微小顆粒的自主運動?!眻F(tuán)隊主創(chuàng)成員劉璐表示,要讓尿酸酶納米顆粒在關(guān)節(jié)腔內(nèi)快速“掃除”尿酸和降解產(chǎn)物,就必須賦予納米顆粒較快的運動速度。
困難接踵而來。最初研發(fā)的“納米馬達(dá)”像無頭蒼蠅般,只能隨機移動,效率極低。團(tuán)隊經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),尿酸降解會產(chǎn)生離子梯度,就像火箭噴射氣體產(chǎn)生推力一樣。利用這一原理,團(tuán)隊在納米顆粒表面“鑿”出一個不對稱的孔洞,類似火箭尾噴口,讓納米顆粒能像賽車一樣自主加速。
然而,初期合成的孔洞要么太大,顆粒易碎裂;要么太小,離子梯度推力不足。團(tuán)隊反復(fù)嘗試不同配比的溶膠—凝膠反應(yīng),最終將孔徑穩(wěn)定在85.8±21.3納米,這相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的千分之一。
尿酸酶非常脆弱,如何防止高溫、酸性、蛋白酶隨時可能對尿酸酶的摧毀?團(tuán)隊為“納米馬達(dá)”特別設(shè)計“穿”上了“硅殼鎧甲”,通過表面氨基包裹,來修飾固定酶分子。通過實驗發(fā)現(xiàn),包裹后的尿酸酶在70℃高溫下仍保留46%活性,抵御蛋白酶的能力提升了2.5倍。涂盈鋒說,這相當(dāng)于給士兵穿上防彈衣,讓它們在惡劣環(huán)境中也能持久作戰(zhàn)。
目前,負(fù)載檸檬酸鈉和尿酸酶的“納米馬達(dá)”在動物實驗?zāi)P椭幸颜宫F(xiàn)卓越療效,關(guān)節(jié)損傷修復(fù)率超90%,且無明顯副作用。涂盈鋒說,這是全球首個用于痛風(fēng)主動治療的可移動能量轉(zhuǎn)換器件。下一步,團(tuán)隊將推進(jìn)臨床試驗,通過將“納米馬達(dá)”注射進(jìn)人體關(guān)節(jié)腔,在5年內(nèi)實現(xiàn)痛風(fēng)患者“一針治療”的目標(biāo)。從更長遠(yuǎn)看,“納米馬達(dá)”的技術(shù)還可拓展至其他代謝性疾病。
南方日報記者 黃錦輝
通訊員 柯佳