仿生缓释系统：模仿自然有毒生物提供持久的局部麻醉

将这些药物封装在安全的传输系统中一直是一个挑战：因为它们的水溶性极高，它们往往会进入身体周围的水中。

波士顿儿童医院生物材料和药物输送实验室主任、麻醉学、重症监护和疼痛医学系研究副主任Daniel Kohane博士说："因为这种毒性无法控制剂量，因此也无法获得持久的神经阻断。"

科哈恩实验室的前博士后季天骄博士有一个想法，即建立一个生物仿生系统，缓慢释放局部麻醉剂以延长其效果。正如《自然-生物医学工程》杂志9月号所描述的，该系统模仿人体自身的麻醉剂受体。模仿物抓住药物，系统一旦侦测到麻醉到位，控制系统就会缓慢释放麻醉剂，以最小的毒性提供长时间的神经阻断。

该示意图显示了具有疏水修饰的多肽P1和P2，使它们能够自我组装成与河豚毒素（TTX）结合的纳米结构。

科哈恩实验室已经创造了许多缓释系统，包括输送河豚毒素的系统，这是第一个模仿自然界的设计，尽管河豚毒素和石房蛤毒素是试验麻醉剂，但这种方法有可能被应用于其他药物输送系统。

为了创建缓释系统，季与共同第一作者杨丽博士和其他实验室成员一起，从两个肽序列的混合物开始，即P1和P2。这两种肽都是实际钠离子通道的一部分；当河豚毒素被送入神经时，它同时与两种肽结合。

研究小组随后用长链的疏水（拒水）分子修改了P1和P2。这导致所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。肽对吸收了麻醉剂，就像它们在钠通道上本身一样。

当加入疏水链时，这些肽形成了一条长纤维，上面有成千上万的P1和P2在挥舞。每一组肽都结合了一个河豚毒素分子。把这些肽想象成手，如果你想抓住河豚毒素，需要两只手一起握住它。

当这种结构被注射到目标神经附近时，河豚毒素通过扩散和其他过程慢慢释放出来，并与神经本身的P1和P2结合。

研究小组随后对含有河豚毒素的纳米结构进行了测试，将其注射到活体大鼠的坐骨神经附近。麻醉剂在原地停留的时间比游离的河豚毒素更长，而且没有毒性组织反应，对动物的神经行为测试表明，神经阻滞持续时间长达16小时。

通过劫持自然界的设计，他们成功为麻醉药物创造了一个合成受体，作为一个输送和释放系统。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。