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  聚合物納米顆粒由于其優良的生物相容性、生物降解性和簡單的制備方法，在藥物傳遞領域引起了廣泛關注。poly(D, L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) 是FDA批準的一種很有前景的可生物降解聚合物，可以用來合成載藥聚合物納米顆粒。然而，基于PLGA的聚合物載藥納米顆粒的臨床應用仍然主要面臨兩個挑戰，即低載藥量(通常低于10%)和不夠理想的藥物突釋現象。昆士蘭大學澳大利亞生物技術與納米研究所趙春霞教授團隊發明的一項專利技術（有序的納米沉淀法）可以制備出穩定的高載藥量 (高達58.5%) 聚合物納米顆粒，并且該方法還廣泛適用于多種聚合物和藥物，這為解決這兩個挑戰提供了新的機會。

  對于開發載藥納米顆粒來說，了解藥物釋放動力學是至關重要的。為了模擬載藥聚合物納米顆粒，趙春霞教授團隊以疏水染料作為模型疏水藥物，使用有序的納米沉淀法生產出高染料負載聚合物納米顆粒(50%)，并與傳統方法生產的低染料負載聚合物納米顆粒(0.5%) 進行比較。

圖1. (a)有序的納米沉淀法示意圖。利用調節溶劑相的配方去控制藥物和聚合物的沉淀順序，使得疏水藥物先沉淀形成藥物納米顆粒，然后聚合物沉淀并包裹在藥物納米顆粒的表面從而提高載藥量。單一疏水熒光染料以及FRET雙染料裝載的低染料負載納米顆粒(b)和高染料負載納米顆粒 (c) 的示意圖。

  單一疏水熒光染料裝載的納米顆粒由于高染料負載 (50%) 而形成J-聚集體，會導致熒光光譜出現大幅度的紅移。當裝載了兩種可以配合形成熒光共振的疏水性熒光染料時，高染料負載的FRET聚合物納米顆粒不僅表現出熒光共振能量轉移現象，而且還表現出J-聚集紅移現象 (116 nm) 。基于這一發現，該團隊開發了一種新的基于J-聚集的熒光共振能量轉移(FRET)技術來研究高染料負載納米顆粒的釋放動力學。FRET技術可以用來觀察染料分子距離變遠從聚合物外殼釋放的過程，同時J-聚集紅移現象的消失可以用來觀察染料分子聚集形成的納米顆粒溶解為染料分子的過程。

圖2. FRET雙染料裝載的低染料負載納米顆粒和高染料負載納米顆粒熒光光譜和熒光照片的比較。高染料負載的FRET納米顆粒不僅表現出熒光共振能量轉移現象，而且還表現出J-聚集紅移現象。

  利用這種新穎的基于J-聚集的FRET熒光光譜技術分析發現，高染料負載納米粒子在細胞和血清內的藥物釋放有獨特的釋放和分解動力學: 染料形成的核心緩慢溶解為染料分子，以及染料分子從聚合物外殼內釋放到納米顆粒外部。此外，高載藥納米顆粒在血清中表現出較慢的釋放動力學，在細胞中表現出相對較快的釋放，顯示出其在藥物傳遞方面的巨大潛力。據我們所知，這是首個基于J-聚集的納米顆粒釋放動力學研究方法。

圖3. FRET雙染料裝載的低染料負載納米顆粒和高染料負載納米顆粒在細胞里的釋放過程的比較。I 代表FRET 供體熒光通道， II 代表FRET 受體熒光通道，III 代表J-聚集熒光通道。

  以上相關成果發表在Angewandte Chemie 上。論文的第一作者為昆士蘭大學澳大利亞生物技術與納米研究所劉云博士，共同第一作者為楊光澤博士，通訊作者為趙春霞教授。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008018