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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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研究完成氣管靶向遞藥系統(tǒng)設(shè)計與跨尺度三維表征

2025-06-09 上海藥物研究所

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肺部病理微環(huán)境具有高度的時空異質(zhì)性，相關(guān)藥物遞送面臨多重挑戰(zhàn)。同時，傳統(tǒng)二維研究手段難以跨尺度表征納米制劑在肺部的生物分布，因此很大程度上限制了遞藥系統(tǒng)的靶向性評價。

針對上述問題，中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員張繼穩(wěn)團(tuán)隊聯(lián)合臨港實(shí)驗(yàn)室研究員殷憲振團(tuán)隊，開展了面向生命體的結(jié)構(gòu)藥劑學(xué)研究，致力在三維（3D）空間和單細(xì)胞水平上構(gòu)建全肺病理圖譜。該研究依托3D病理圖譜評價納米制劑的靶向治療效果，并關(guān)注納米粒在全肺內(nèi)跨尺度分布規(guī)律。研究人員基于交聯(lián)環(huán)糊精納米網(wǎng)格材料（GCC），結(jié)合單顆粒示蹤與3D病理圖譜，在單細(xì)胞分辨率上實(shí)現(xiàn)對納米粒在氣管外周的精準(zhǔn)定位，并開展3D藥效學(xué)評價，完成從制劑結(jié)構(gòu)到生理結(jié)構(gòu)的跨尺度關(guān)聯(lián)分析，為肺部疾病精準(zhǔn)治療提供結(jié)構(gòu)藥劑學(xué)新策略。

與傳統(tǒng)立方體形狀的環(huán)糊精交聯(lián)物顆粒相比，具有獨(dú)特網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的GCC-Rh110在經(jīng)小鼠尾靜脈注射后，表現(xiàn)出氣管外壁聚集特征。研究顯示，GCC負(fù)載地塞米松（DEX）后，有效延長了藥物體內(nèi)滯留時間，且藥代動力學(xué)結(jié)果證明，DEX@GCC具有明顯的緩釋特性。同時，GCC具有廣譜抗氧化優(yōu)勢，可高效清除超氧根陰離子與羥基自由基等多種活性氧。該研究結(jié)合其氣管靶向優(yōu)勢，為氣管相關(guān)肺部疾病的精準(zhǔn)治療提供了新思路，且該研究建立的全肺3D可視化方法為納米制劑跨尺度研究提供了技術(shù)支撐。

進(jìn)一步，研究基于單顆粒示蹤，構(gòu)建了跨尺度3D定量分析體系。在脂多糖誘導(dǎo)的支氣管炎模型中，DEX@GCC展現(xiàn)出較好的治療效果。相較于DEX陽性對照組，DEX@GCC能夠更快地促進(jìn)體重恢復(fù)、改善肺功能，并降低肺泡灌洗液中的細(xì)胞總數(shù)、蛋白濃度及炎癥因子水平。同時，研究建立了3D病理評價體系，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)識別并提取氣管周圍的炎性細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了多級氣管虛擬內(nèi)窺與氣管壁厚精準(zhǔn)定量，證實(shí)了DEX@GCC在修復(fù)氣管細(xì)胞結(jié)構(gòu)與緩解炎癥上的優(yōu)勢。

這一研究提出了“結(jié)構(gòu)藥劑學(xué)”的新理念，并引入同步輻射成像技術(shù)和精準(zhǔn)表征制劑結(jié)構(gòu)特征，揭示了結(jié)構(gòu)與質(zhì)量之間的關(guān)系。同時，該研究將這一理念拓展至生命組織層面，結(jié)合跨尺度3D成像，直觀呈現(xiàn)了肺部病灶的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性與微環(huán)境特征，精準(zhǔn)刻畫了遞藥系統(tǒng)在體內(nèi)的分布規(guī)律，為設(shè)計與優(yōu)化納米遞藥系統(tǒng)以及個體化診療提供了新思路與技術(shù)支撐。

近日，相關(guān)研究成果以Tracheal targeted nanogrid delivery systems of dexamethasone visualized by single-particle tracing and multiscale pathological mapping為題，發(fā)表在ACS Nano上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會和上海市的支持。

論文鏈接

GCC-Rh110經(jīng)尾靜脈注射后的肺部3D空間分布

肺部病理微環(huán)境具有高度的時空異質(zhì)性，相關(guān)藥物遞送面臨多重挑戰(zhàn)。同時，傳統(tǒng)二維研究手段難以跨尺度表征納米制劑在肺部的生物分布，因此很大程度上限制了遞藥系統(tǒng)的靶向性評價。針對上述問題，中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員張繼穩(wěn)團(tuán)隊聯(lián)合臨港實(shí)驗(yàn)室研究員殷憲振團(tuán)隊，開展了面向生命體的結(jié)構(gòu)藥劑學(xué)研究，致力在三維（3D）空間和單細(xì)胞水平上構(gòu)建全肺病理圖譜。該研究依托3D病理圖譜評價納米制劑的靶向治療效果，并關(guān)注納米粒在全肺內(nèi)跨尺度分布規(guī)律。研究人員基于交聯(lián)環(huán)糊精納米網(wǎng)格材料（GCC），結(jié)合單顆粒示蹤與3D病理圖譜，在單細(xì)胞分辨率上實(shí)現(xiàn)對納米粒在氣管外周的精準(zhǔn)定位，并開展3D藥效學(xué)評價，完成從制劑結(jié)構(gòu)到生理結(jié)構(gòu)的跨尺度關(guān)聯(lián)分析，為肺部疾病精準(zhǔn)治療提供結(jié)構(gòu)藥劑學(xué)新策略。與傳統(tǒng)立方體形狀的環(huán)糊精交聯(lián)物顆粒相比，具有獨(dú)特網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的GCC-Rh110在經(jīng)小鼠尾靜脈注射后，表現(xiàn)出氣管外壁聚集特征。研究顯示，GCC負(fù)載地塞米松（DEX）后，有效延長了藥物體內(nèi)滯留時間，且藥代動力學(xué)結(jié)果證明，DEX@GCC具有明顯的緩釋特性。同時，GCC具有廣譜抗氧化優(yōu)勢，可高效清除超氧根陰離子與羥基自由基等多種活性氧。該研究結(jié)合其氣管靶向優(yōu)勢，為氣管相關(guān)肺部疾病的精準(zhǔn)治療提供了新思路，且該研究建立的全肺3D可視化方法為納米制劑跨尺度研究提供了技術(shù)支撐。進(jìn)一步，研究基于單顆粒示蹤，構(gòu)建了跨尺度3D定量分析體系。在脂多糖誘導(dǎo)的支氣管炎模型中，DEX@GCC展現(xiàn)出較好的治療效果。相較于DEX陽性對照組，DEX@GCC能夠更快地促進(jìn)體重恢復(fù)、改善肺功能，并降低肺泡灌洗液中的細(xì)胞總數(shù)、蛋白濃度及炎癥因子水平。同時，研究建立了3D病理評價體系，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)識別并提取氣管周圍的炎性細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了多級氣管虛擬內(nèi)窺與氣管壁厚精準(zhǔn)定量，證實(shí)了DEX@GCC在修復(fù)氣管細(xì)胞結(jié)構(gòu)與緩解炎癥上的優(yōu)勢。這一研究提出了“結(jié)構(gòu)藥劑學(xué)”的新理念，并引入同步輻射成像技術(shù)和精準(zhǔn)表征制劑結(jié)構(gòu)特征，揭示了結(jié)構(gòu)與質(zhì)量之間的關(guān)系。同時，該研究將這一理念拓展至生命組織層面，結(jié)合跨尺度3D成像，直觀呈現(xiàn)了肺部病灶的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性與微環(huán)境特征，精準(zhǔn)刻畫了遞藥系統(tǒng)在體內(nèi)的分布規(guī)律，為設(shè)計與優(yōu)化納米遞藥系統(tǒng)以及個體化診療提供了新思路與技術(shù)支撐。近日，相關(guān)研究成果以Tracheal targeted nanogrid delivery systems of dexamethasone visualized by single-particle tracing and multiscale pathological mapping為題，發(fā)表在ACS Nano上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會和上海市的支持。論文鏈接GCC-Rh110經(jīng)尾靜脈注射后的肺部3D空間分布

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