《ACS Nano》：新型微创技术实现精准调控血-脊髓屏障药物递送
《ACS Nano》：新型微创技术实现精准调控血-脊髓屏障药物递送
德克萨斯大学达拉斯分校的研究团队在《ACS Nano》期刊上发表了一项重要研究，他们开发了一种新型微创精准空间可控中枢神经系统药物递送技术。这项技术通过光学刺激调节血-脊髓屏障（BSCB）的通透性，实现了药物的精准递送，为治疗脊髓疾病提供了新的可能。
研究背景
脊髓损伤或疾病会导致患者生活质量显著下降，影响运动能力和基本功能控制。然而，血-脊髓屏障（BSCB）的存在极大地限制了药物递送。BSCB由内皮细胞、紧密连接、基底膜和星形胶质细胞末端组成，虽然能保护脊髓免受血液中危险物质的侵害，但也阻碍了药物的递送。目前，微泡增强的聚焦超声和鞘内递送等方法在脊髓内的应用效果有限。
研究方法与结果
研究团队提出了一种通过光学改变BSCB局部通透性的方法（optoBSCB），并开发了BSCB-Fiber系统。该系统通过微创光纤绕过脊椎，直接将光递送到脊髓，实现对BSCB通透性的调节。实验结果显示，这种方法可以在不显著影响正常运动行为的情况下，将系统性给药的生物制剂（以肽为代表）递送到脊髓。
图1. BSCB调节示意图及实验结果
研究还发现，这种方法具有良好的时空分辨率和灵活性。在实验中，团队将一种引起瘙痒的肽（bombesin）递送到脊髓中的靶向区域，成功诱导小鼠表现出短暂的瘙痒行为，而没有损害其运动功能。
图2. 空间精确的BSCB调节及其随时间的恢复
安全性评估
研究团队对BSCB-Fiber的安全性进行了评估。结果显示，在实验后72小时，使用BSCB-Fiber进行光刺激的小鼠脊髓组织中，神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞的荧光强度与未进行光刺激的对照组相比，没有显著差异。这表明该方法不会引起显著的胶质细胞激活或动物运动行为的影响。
图3. BSCB-Fiber对脊髓通透性和安全性的影响
临床应用前景
BSCB-Fiber系统具有重要的临床应用前景。在人类中，矢状脊髓硬膜外腔的宽度足够大，可以使用更大的光纤将光递送到患者的脊髓。此外，该系统还可以与磁共振成像（MRI）、微型CT和先进的脊髓内窥镜结合使用，实现图像引导的递送。
然而，该技术也存在一些局限性。例如，可见光谱范围内的光在脊髓外白质中的穿透能力较低。为了解决这一问题，可以使用近红外激光脉冲和具有近红外光吸收的纳米颗粒，以实现更深的组织穿透。
总结
这项研究提出了一种有效的微创光学方法来调节脊髓中的BSCB通透性，为生物肽分子的递送提供了新的途径。与现有的超声和硬膜外递送方法相比，该技术具有更高的时空分辨率和灵活性，能够在最小的侵入性下实现药物的精准递送。此外，该方法不会对局部细胞和行为产生负面影响，具有重要的临床应用前景。
本文原文来自梅斯医学