精准医疗旨在将治疗剂（如分子、蛋白质或RNA）运输到人体内需要其发挥作用的确切位置。最有希望的策略之一是使用纳米载体：能够包裹药物、保护药物、运输药物并在需要的地方以可控方式释放药物的纳米颗粒。然而，目前通常使用基于大群体平均测量的技术来分析其行为，这掩盖了单个颗粒之间的差异。
现在，由巴塞罗那材料科学研究所（ICMAB-CSIC）领导的研究团队，与加泰罗尼亚高等化学研究所（IQAC）和帕尔马大学合作，证明了可以逐个颗粒追踪释放过程。
研究人员安娜·索莱（Anna Solé）和安娜·罗伊格（Anna Roig）解释道："在同一群体中，行为并不均匀：一些纳米颗粒快速释放载荷，一些释放较慢，还有一些几乎不释放。如果我们只分析平均值，这些极端情况就会被隐藏。"这项研究由IQAC的西尔维娅·普哈尔斯（Sílvia Pujals）共同领导，并已发表在《纳米尺度视野》（Nanoscale Horizons）期刊上。
单颗粒追踪
研究团队使用基于PLGA（聚乳酸-羟基乙酸共聚物，一种广泛应用于医疗的可生物降解聚合物）的纳米载体。这种材料可以包裹各种生物分子，如蛋白质和RNA。在这项研究中，一种常见的蛋白质白蛋白被包裹并用作模型药物。然而，未来可以使用具有实际医疗目标的其他治疗性生物分子。用于研究载荷释放的传统技术需要操作样本，只提供全局信息，无法捕捉每个纳米颗粒的个体行为。
为克服这一限制，研究人员应用了称为dSTORM（单分子定位显微技术）的显微技术，该技术可以高精度定位单个荧光分子。通过使用纳米载体和包裹蛋白质的不同荧光标记，他们能够同时观察两个组分并跟踪其30天的演变过程。
这种追踪使观察每个纳米颗粒如何变化并量化随时间的蛋白质释放速率成为可能。结果显示，在最初几天有快速释放，随后是一个更持续的阶段，直到聚合物最终降解。同时，纳米颗粒显示出直径增加和数量减少，表明存在水合、膨胀和降解过程。
最相关的结果之一是识别出单个纳米颗粒之间的巨大差异。虽然一些颗粒快速释放大部分载荷，但另一些颗粒则较长时间保留大部分载荷。这些在基于平均值的研究中不可见的差异，可能对治疗效果和可能的副作用起决定性作用。研究人员指出："越来越多的证据表明，临床反应取决于在身体每个部位何时、何地以及释放多少载荷。"
纳米医学的新工具
这种新方法为更好地理解药物递送系统的复杂性打开了大门。研究人员表示："它开辟了两个研究方向。一方面，本研究中使用的方法可以应用于其他类型的纳米载体；另一方面，它提供了对纳米颗粒群体更准确的视图，为优化未来疗法的设计提供了关键信息。"
这项工作是索莱（Solé）博士论文的一部分，她与医疗团队合作，致力于开发用于靶向给药到肺部或大脑等器官的纳米载体，旨在改善受损组织的再生。
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