模仿自然来提供持久的局部麻醉

Site 1钠通道阻滞剂，如河豚毒素和蛤蚌毒素是小分子药物，具有强大的局麻药性能。它们可以缓解疼痛，而不会对局部神经和肌肉产生毒性作用，是阿片类药物的一种有吸引力的替代品。但如果是自己注射，它们很容易漂浮，造成严重的全身毒性。

将这些药物封装在安全的给药系统中一直是一个挑战:因为它们极易溶于水，它们往往会进入体内周围的水中。

“毒性成为剂量限制，你不能得到持久的神经Daniel Kohane医学博士说，他是波士顿儿童医院生物材料和药物输送实验室主任，麻醉、重症监护和疼痛医学研究部门的副主任。

曾在Kohane实验室做博士后的Ji天娇博士有一个想法，那就是研制一种仿生系统，可以缓慢释放局部麻醉剂，延长药效。正如9月刊所述自然生物医学工程，该系统模拟人体自身的麻醉剂感受器。模仿者抓住了药物该系统一旦就位，就会缓慢释放麻醉剂，以最小的毒性提供长时间的神经阻滞。

Kohane实验室创建了许多慢发布系统，包括交付系统河豚毒素，但这是第一个劫持自然设计的。虽然河豚毒素和蛤蚌毒素是试验麻醉药，但该方法有可能应用于其他麻醉药药物输送系统。

从大自然中寻找线索

为了创建这个缓释系统，Ji和共同第一作者Yang Li博士，以及其他实验室成员，从两者的混合开始肽序列P1和P2。这两个肽都是钠离子通道的一部分;当河豚毒素被传递到神经时，它同时与两种多肽结合。

然后，研究小组用疏水分子长链修饰了P1和P2。这导致产生的分子将自己组装成纳米结构，将两种肽定位在一起，模仿它们在钠通道上的定位方式。肽对占据了麻醉剂，就像它们在钠通道上一样。

Kohane解释说:“当你添加疏水链时，肽形成了一个长纤维，有成千上万个p1和p2在周围摆动。”“每组多肽结合一个河豚毒素分子。把肽想象成手——如果你想抓住河豚毒素，你需要两只手一起抓住它。”

当这种结构被注射到目标神经附近时，河豚毒素通过扩散等过程缓慢释放，并与神经本身的P1和P2结合。

将设计付诸实践

然后，研究小组将含有河豚毒素的纳米结构进行了测试，将它们注射到活鼠的坐骨神经附近。麻醉药比游离的河豚毒素停留的时间更长，没有毒性组织反应，动物的神经行为测试表明，神经阻滞持续了长达16个小时。

“通过劫持自然的设计，我们创造了一种合成受体麻醉药物就像一个释放和释放系统。”

该团队已经为他们的方法申请了专利。“理论上，它可以应用于不同的药物和其他受体-药物相互作用，”Kohane说。