納米粒子革新給藥方式

物理學系
李泉教授

因為一次意外的發現，中文大學物理系的李泉教授開始一項重大的研究工作，著手開發革新的體內藥物釋放系統，可能會改變未來的給藥方式。

從事材料科學研究的李教授，一次與博士研究生張思鷺做實驗，嘗試將藥物放到微細的二氧化矽納米粒子中，結果發現粒子中藥物會漸漸消失。她們意識到這個重大的發現，意味著可以將藥物放到粒子中間，讓人體慢慢吸收藥物。二人當時無法再次複製這個偶然發現的結果，於是決定先把實驗放在一旁，不時再次觀察。

這段擱置時間卻讓張思鷺發現，每次進行約一星期的實驗，研究含有藥物的粒子，然後七日後再次觀察，粒子往往變成中空，沒有人知道究竟藥物去了哪裏。張思鷺認為監察每日的進度十分重要，於是二人每日觀察，發現原來藥物慢慢地釋放了出來。李教授憶述：「當時我們見到這個情況，就知道這是我們所追求的結果。我們的系統能掌握調較藥物的濃度範圍，不多不少。」

對於需要多天或長期治療的藥物，這是最佳的給藥方式。李教授於是與生物醫學學院林鴿教授合作研究，將用二氧化矽製造的「輸送工具」開發為給藥的新方式。二氧化矽是形成玻璃和沙的物質，是種惰性的化合物，不會和人體互相反應，可排出體外而不留任何副作用。相反，很多理論上具同樣作用的物質均有毒性。

李教授指出，目前很多研究中常見的粒子都會在器官內積聚，如肝或脾臟。這些粒子會在肝內逗留一段時間後才會經糞便排出，但期間會對肝臟的細胞產生負面作用。二氧化矽則可以經腎臟和小便排走，能更快離開體內系統。

粒子必須非常細小才能快速離開體內，所以有機會未必能轉遞充足的藥物分量，或可能在藥物生效之前已給排出了體外。李教授研究了20至100納米大小的粒子，她指出：「一開始使用較大的粒子，然後令粒子變小，就能解決問題。這好像用大鐵鎚來打碎大石，分裂為小石後排走。」

新方式將一種或多種藥物主要集中在粒子的中心，讓藥物可以長時間適度地釋放出來，而粒子外面有也少量的藥物可以讓身體立刻吸收。傳統的藥丸中，藥物是藥丸的一部份而沒有「藏」起，所以會立刻釋放。二氧化矽粒子一開始會較大，所以不會被腎濾走；之後粒子慢慢「爆放」，粒子中藥物逐漸被人體吸收，直至二氧化矽殼碎裂，人體會自然排走無害的碎片。

這種給藥方式應用十分廣泛，尤其是需要留在人體長時間的「緩釋型」藥物，例如血壓藥、營養藥或抗生素。藥物可以留在體內長達幾個星期。李教授最初的想法是抗生素方面的應用，例如病人服用一粒抗生素藥丸就能得到五日的藥劑，毋須一日三次服用，提高病人服完整個療程的機會。

結果，李教授更發現了這個釋放系統的另一好處，就是可以一次為病人用幾種藥物，遠勝於需要個別服用每種藥物的傳統方法。這點對於癌症尤其重要，因為治癌需要很多藥物，一次過給藥能令藥物更有效，避免因為個別藥物發揮需時而讓癌細胞乘機建立多重抗藥性。

李教授解釋說：「癌細胞極為聰明，能夠建立反擊的系統，所以醫生希望能同時以不同的藥物對付不同的壞分子；如果一個藥物被阻撓，其他的藥物可繼續追擊，令癌細胞難以反抗。」而且，突然用大量的藥物打擊癌細胞，癌細胞可能會立即產生防禦反應；相反，藥物躲藏起來緩慢釋放，可以悄悄地對付癌細胞，巧妙地將藥物逐漸注入癌細胞。

目前李教授的實驗已走出研究室，進入老鼠體內測試階段。每種藥物都需要經過釋放系統的測試，研究距離人類臨床試驗還有一段距離，但現階段的結果十分樂觀，已能觀察到對細胞發揮的功效。

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本文出自中大主網頁（2014年3月）

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李泉 物理系 納米技術 林鴿 生物醫學學院 教授