研究发现蛋白质可降低氧化石墨烯在药物输送中的毒性

一项新研究发现了降低氧化石墨烯(GO)毒性的方法，氧化石墨烯是一种源自石墨的超薄纳米材料，为将其用作药物输送系统奠定了基础。

领导这项研究的 Khuloud Al-Jamal 教授表示：“自 2010 年这种纳米材料的实验获得诺贝尔物理学奖以来，研究人员一直对石墨烯的潜在医疗应用感到非常兴奋。然而，对毒性的担忧一直是阻碍。”

“在这项研究中，我们引入了化学方法，使 GO 更加生物友好，并揭示了冠状蛋白质与 GO 安全性之间的联系。最重要的是，我们表明计算机模拟方法可以准确预测小鼠的毒性，从而提供替代动物的方法。我为英国、香港、中国和美国的跨大陆团队合作感到自豪，”药物输送和纳米医学教授兼药物开发主管 Al-Jamal 教授说。

氧化石墨烯 (GO) 是一种由石墨制成的超薄片。它类似于铅笔芯，但包含附着的氧原子，因此可与水相容。其独特的物理和化学性质意味着它具有很高的携带抗生素和抗癌药物等的能力，以及针对特定细胞的能力，使其成为一种潜在的有效药物输送系统。

当氧化石墨烯进入人体时，它会与血浆和脑脊液等生物体液中的蛋白质发生相互作用。这种相互作用会导致氧化石墨烯周围形成一层硬化的蛋白质涂层(也称为蛋白质冠)，从而影响纳米材料的行为和毒性。

因此，为了安全地利用这种药物输送系统，需要进行大量研究来改变GO表面或其输送方式，并减轻其在体内的毒性作用。

一项发表在《A Nano》上的多学科新研究揭示了导致日冕产生毒性的情况。利用这些知识，研究人员随后研究并确定了日冕中成功减轻氧化石墨烯毒性的蛋白质，为其作为药物输送系统的使用创造了潜力，并为用纳米材料制成的注射剂和植入物奠定了基础。

研究人员测试了两种经过新化学修饰的 GO 薄片，以观察它们如何与冠状蛋白结合，以及它们对全身的影响。小鼠模型的结果显示，低蛋白涂层的薄片对肝脏和肺部造成更严重的损害，并且有炎症和血液毒性分子标志物增加的迹象。这在免疫系统正常、功能正常的小鼠模型中最为明显。

通过详细分析研究结果，研究人员确定了蛋白质涂层与小鼠毒性作用之间的一致模式。他们发现，增加冠状物的数量可降低氧化石墨烯的毒性，进一步分析发现氧化石墨烯中的关键蛋白质也可以减轻纳米材料的毒性。

这种多学科方法涵盖化学、二维材料、蛋白质组学、数学建模和动物研究，对于 GO 作为药物输送系统和其他纳米材料的潜在实际应用迈出了重要一步。

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