25、分子机器人的医学应用探索

分子机器人的医学应用探索

1. 巨型囊泡概述

囊泡是两亲分子形成的封闭双层膜结构，其疏水部分相互面对。根据以往研究，膜的厚度约为 4 纳米。纳米级囊泡可分为小囊泡（直径小于约 100 纳米）和大囊泡（直径约 100 纳米至 1 微米），直径为 1 微米或更大的囊泡被称为巨型囊泡（GVs）。GVs 与细菌和细胞大小相同，可在光学显微镜下实时单独观察。小囊泡和大囊泡在大小、形状和内部结构上相对容易均质化，因此应用广泛。然而，过去 50 年里，由于 GVs 难以定量处理且重现性差，相关研究并不普遍。传统方法制备的 GVs 在大小、形状和内部结构上存在显著差异。

近年来，GV 制备方法有了很大改进，对其应用的研究也在积极开展。GVs 包括由单个双层膜组成的巨型单层囊泡（GUVs）和由多个重叠双层膜包围的巨型多层囊泡（GMVs）。相同直径下，GMVs 的内部水性区域比 GUVs 少，难以高体积比封装水溶性物质和水分散颗粒，其多层嵌套膜结构也不利于控制传感和释放的膜动力学。因此，主要开发了封装生物大分子和亚微米级颗粒的 GUVs 制备方法。

2. GUVs 在细胞/组织标记中的应用

Hayashi 团队利用 GUV 制备工艺开发了基于 GV 的细胞/组织标记物。随着出生率下降和人口老龄化，内窥镜手术等微创手术需求增加，外科医生需仅借助视频和图像定位器官内的目标病变，这使手术过程复杂化。例如，早期胃癌患者的腹腔镜手术有时需要胃镜辅助定位病变。Hayashi 团队提出了细胞/组织标记物的概念，基于可封装多种造影剂的 GV 构建体。术前在目标病变周围注射含有近红外（NIR）荧光染料的 GV 聚集体，可在 NIR 荧光腹腔镜下直接定位目标。该团队还证明，术前注射含有 X 射线