纳米颗粒形状效应影响其在粘蛋白网络结构中扩散的机制研究

Mucus is a viscoelastic gel layer that typically protects exposed surfaces of the gastrointestinal (GI) tract, lung airways, and other mucosal tissues. Particles targeted to these tissues can be efficiently trapped and removed by mucus, thereby limiting the effectiveness of such drug delivery systems. In this project, we would experimentally and theoretically investigate how the shape of nanoparticles (NPs) influences their trafficking capability in mucus. Molecular simulations will be utilized to reveal the underlying mechanism. These studies shed new light on the shape design of NP-based drug delivery systems targeted to mucosal and tumor sites that possess a fibrous structure/porous medium.

生物体胃肠道、气管以及其他粘膜组织外都覆盖有一层粘液层，由粘蛋白网络以及水(95%)组成。其粘弹性胶体结构能够限制外来细颗粒物的扩散，加上粘液层的流动更新，起到了清除颗粒、保护内部组织的作用。但此功能也限制了纳米药物载体的扩散，阻碍其穿过粘液层到达上皮细胞进而被吸收。在本项目中，申请人将通过实验观测、分子模拟以及理论建模，研究纳米颗粒的形状效应影响其在粘液组织中的扩散能力。特别的，将研究颗粒的长细比、形状等颗粒结构参数与粘蛋白网络结构的尺寸以及外场因素的关联。此项研究对于纳米药物的设计具有重要的指导意义。同时，考虑了形状效应后，此工作也填补了复杂介质中颗粒扩散研究的一个空白。

生物体胃肠道、气管以及其他粘膜组织外都覆盖有一层粘液层，由粘蛋白网络以及水(95%)组成。其粘弹性胶体结构能够限制外来细颗粒物的扩散，加上粘液层的流动更新，起到了清除颗粒、保护内部组织的作用。但此功能也限制了纳米药物载体的扩散，阻碍其穿过粘液层到达上皮细胞进而被吸收。在本项目中，申请人通过实验观测、分子模拟以及理论建模，研究了纳米颗粒的形状效应对其在粘液组织中的扩散能力的影响。发现了颗粒长细比等结构参数与粘蛋白网络结构尺寸的关联效应，同时也发现了颗粒弹性影响颗粒形状，进而影响其扩散的现象并阐释了机制。此工作填补了复杂介质中颗粒扩散研究的一个空白，同时，对于纳米药物的设计具有重要的指导意义。