幾分鐘造出救命藥！科學家開發新工藝讓癌症治療成本暴跌，專利已搶注

在癌症治療領域，尤其是卵巢癌治療中，聚合物塗層包載治療藥物的納米顆粒展現出巨大潛力。這些納米顆粒能夠精準靶向腫瘤組織，在病灶部位釋放有效治療成分，同時還能規避傳統化療帶來的諸多副作用。

過去十年間，麻省理工學院教授 Paula Hammond 帶領團隊運用一種名為「逐層組裝」的技術成功製備出多種納米顆粒。他們通過動物實驗證明，這些顆粒能有效抑制小鼠體內的癌細胞生長。

如今，為推動納米顆粒盡快應用於臨床治療，研究人員研發出一種量產工藝，能夠在很短的時間內生產大量納米顆粒。目前，這項研究成果已經發表在 Advanced Functional Materials 上。

「我們研發的納米顆粒遞送系統前景廣闊，特別是在卵巢癌動物模型治療中取得的突破令人振奮。」Paula Hammond 表示，她同時還擔任麻省理工學院教職員工副教務長以及希爾綜合癌症研究所成員。「我們發最終目標是實現規模化生產，以便企業能夠大量製造這些產品。實現工業化量產是推動該技術造福患者的關鍵。」她補充說。

Paula Hammond 與斯克里普斯研究所免疫學和微生物學教授 Darrell Irvine 是這篇研究論文的共同通訊作者。這篇論文的合作者還包括布萊根婦女醫院博士後 Ivan Pires、希爾研究所訪問科學家 Ezra Gordon、麻省理工學院研究員 Heikyung Suh。

此外，該研究得到了美國國立衛生研究院、Marble 納米醫學中心、Deshpande 技術創新中心以及美國國家癌症研究所希爾研究所支持資助。

簡化生產流程

早在十多年前，Paula Hammond 實驗室開發出一種構建納米顆粒的新技術，能精準控制納米顆粒的結構。該技術通過交替使納米顆粒表面接觸帶正電和帶負電的聚合物，能在納米顆粒表面精準堆疊具有不同特性的功能層。

每一層都可嵌入藥物分子或其他治療成分，同時這些功能層還能攜帶靶向分子，幫助納米顆粒精準定位並進入癌細胞。

按照她實驗室最初的技術方案，納米顆粒每次僅能塗覆一層，且每次塗覆後都需進行離心操作，以去除多餘聚合物。研究人員坦言，這種「逐層離心」的方式不僅耗時，難以滿足工業化量產需求。

近期，她實驗室的一名研究生開發出一種名為「切向流過濾」的納米顆粒淨化新方法。雖然該方法簡化了部分流程，但在製造複雜性和最大生產規模方面仍存在局限。

「儘管切向流過濾技術有一定幫助，但它依舊屬於小批量生產工藝，而臨床研究需要為大量患者提供足夠劑量的藥物，這遠遠無法滿足需求。」Paula Hammond 指出。

為實現大規模製造，研究人員採用微流控混合裝置。該裝置能讓納米顆粒在微通道中流動時，實現聚合物層的連續自動疊加。研究人員可精確計算每層聚合物的需求量，如此一來就省去了逐層純化的繁瑣步驟。

「這一點至關重要，因為分離步驟是這類系統中成本最高且最耗時的環節。」Paula Hammond 強調。

這種新工藝不僅省去手動混合聚合物的步驟，簡化了生產流程，還整合了符合藥品生產質量管理規範（GMP）的操作流程。相較原先的分步批量法，新方法在確保產品安全性和一致性的同時，大幅降低了生產成本。

值得一提的是，研究人員在此次研究中使用的微流控裝置，已應用於包括 mRNA 疫苗在內的其他類型納米顆粒的 GMP 生產。

「採用新工藝後能極大降低人為操作失誤的風險。」Ivan Pires 說道，「這是一種能夠符合 GMP 標準的生產流程，也是我們邁向臨床試驗的關鍵突破，既保持了層層自組裝納米顆粒的創新性，又能快速實現符合臨床要求的規模化生產。」

擴大生產規模

借助這種新工藝，研究人員僅需幾分鐘就能製備出 15 毫克納米顆粒（可製成約 50 劑藥物），而使用傳統方法製備相同數量的納米顆粒則需耗費近一小時。這意味著新工藝完全能夠滿足臨床試驗和患者治療的大規模需求。

「這套系統也具有較好的擴展性，只需持續運行微流控芯片就能輕鬆實現量產。」Ivan Pires 說道。

為驗證新工藝的可靠性，研究團隊製備了包裹細胞因子白細胞介素 – 12（IL-12）的納米顆粒。此前，Paula Hammond 實驗室已經證實，通過逐層納米顆粒遞送的 IL-12 能夠激活關鍵免疫細胞，減緩小鼠卵巢腫瘤的生長速度。

圖｜Paula Hammond、Ivan Pires 和 Ezra Gordon 等開發出可快速量產的納米顆粒用於癌症靶向治療（來源：MIT News）

在此次新研究中，他們發現利用新技術製備的包載 IL – 12 的納米顆粒，療效與原始逐層納米顆粒相近。

除此之外，這些納米顆粒不僅能精準結合癌組織，還展現出「只標記不侵入」的獨特性能，它們像「免疫信號燈」一樣停留在癌細胞表面，在腫瘤局部激活免疫系統。在卵巢癌小鼠模型中，該療法既能延緩腫瘤進展，甚至能實現完全治癒。

研究人員表示，雖然他們最初聚焦於卵巢癌等腹腔腫瘤，但這項技術同樣適用於其他類型的癌症，包括膠質母細胞瘤等。

目前，研究人員已為這項技術申請專利，並與麻省理工學院的 Deshpande 技術創新中心展開合作籌備商業化落地。

參考鏈接：

1.https://news.mit.edu/2025/engineers-develop-mass-manufacture-nanoparticles-drug-delivery-cancer-tumors-0403

2.https://doi.org/10.1002/adfm.202503965