用光开启血脑屏障：脑部给药的新方法

导师 | 秦真鹏 教授

指明 | 本文来自课题组（论文创作者）杂志社

血脑干两处（名词解释>）是实际上于血清和脑干该组织之近的一种具有保护性的生理两处。血脑干两处通过只让氧气等必须物质入脑干且可避免血清有害物质侵入，从而保持稳定中枢脑干组织系统稳态，并保护脑干组织该组织免受生物合成副产物损害。

但与此同时，脑干组织传染病的用药可见一斑挑战，最主要的语言障碍之一就是血脑干两处限制了98%的催化反应抗生素和却是全部大底物抗生素无法有效地到达脑干组织肿瘤。因此，如何安全可逆地挡住血脑干两处让抗生素先入入脑干该组织，是中枢脑干组织系统传染病用药的研究热点，并具有极为重要的临床意义。

现在使用减少血脑干两处渗透性的方法有主要分为两类：

一类是减少脑干半球或是全脑干血脑干两处渗透性，包括颈动脉注射很低浓度甘露醇，心肌活性盐酸激活胞吞发挥作用，以及通过依靠巨噬细胞穿透胺、可穿透血脑干两处的腺病毒特别病毒（AAV）以及胺介导的转胞吞发挥作用来减少脑干转运。这些方法有适于必需全脑干用药的传染病，如老年痴呆症，但不适于只必需局部用药的传染病，比如早期脑干。

另一类是通过MRI刺激微泡来借助局部减少脑干渗透，该方法有从未在先入行早期临床试验，具有很大的分析方法前景。然而MRI方法有对于分析方法在复杂骨骨架下面的该组织具有局限性，例如皱柱下面的血皱两处。

鉴于此，加拿大得克萨斯大学达拉斯分校的秦真鹏教授制作组和加拿大得克萨斯大学西南医学中心的Robert Bachoo教授制作组合作研发了一种通过皮秒很低频率激光器照射底物靶向的nm外层来借助安全可逆地挡住血脑干两处并传送抗生素到脑干该组织之中面的系统设计（图1）。

特别工作以“Reversibly Modulating the Blood-Brain Barrier by Laser Stimulation of Molecular-Targeted Nanoparticles”为题发表在Nano Letters上，并被选为封面论文。

图1：皮秒很低频率激光器照射底物靶向的金nm外层挡住血脑干两处借助抗生素递送的艺术效果图。

此系统设计原理依靠皮秒激光器刺激靶向金nm外层后会在其周围nm范围内归因于大得多的机械波，并发挥作用在血脑干两处的牢固链接（名词解释>）（由多种链接蛋白组成的游离构成第二道物理两处来可避免各种底物透过从而密封相连巨噬细胞近的近隙）上从而挡住血脑干两处。

在此项工作中，研究医务人员首先合成了金nm外层，并通过突变修饰，使其可以靶向牢固链接游离的其中一种连结黏附底物A蛋白（JAM-A）。把修饰后的外层经尾施打先入活体后，用皮秒激光器在头颅左侧照射一个很低频率，就可以挡住部分牢固连结从而减少血脑干两处的渗透性。

相对于传统的挡住血脑干两处的系统设计，本文所提出批评的方法有的竞争者体现在如下几个方面：

（1）具有很低近隔时近-空近分辨率和反转。该研究表明，只有在皮秒激光器照射和底物靶向的金nm外层同时实际上的情况下，才可以挡住活体的血脑干两处。并且在很低于能量下血脑干两处渗透性在数足足内恢复正常。

（2）具有良好的可用性。研究医务人员发现，用激光器挡住血脑干两处一定会冲击活体脑干组织自发性的心肌舒缩。同时，脑干心肌密度，心肌上转运体以及脑干实质内多种极为重要巨噬细胞骨架 （例如脑干组织元核肝细胞，轴突初始段蛋白、壁巨噬细胞星形质巨噬细胞足突上的水转运体和周巨噬细胞的脑干组织质肝细胞2）在激光器处理前后不能测量误差相异。

（3）可以借助很低效数据库传输抗生素到脑干实质之中。该研究证实，此项系统设计可以将典型的抗生素如突变IgG（14 nm），基因用药载体AAV （26 nm）以及抗生素载体脂质体（80 nm）有效地输运至脑干实质之中 （图2）。

图2：血脑干两处渗透性减少来递送突变(IgG)，基因用药载体 (AAV)和脂质体到脑干实质。

血脑干两处是中枢脑干组织系统传染病用药必需攻克的第二道好不容易，找到安全并且很低效地挡住血脑干两处的方法有是科研医务人员长久以来主要的研究目标之一。

综上，本文所提出批评的用光挡住血脑干两处的方法有是可逆的，且一定会破坏脑干组织心肌骨架，因此在中枢脑干组织系统的传染病（例如脑干，渐冻症以及中风）的用药中具有广泛的分析方法前景。

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