由纳米粒子制成的抗蛇毒血清最终可以治疗任何蛇的叮咬

并非所有的抗蛇毒血清都是平等的。 不同类型的蛇产生不同类型的毒素。 这意味着蛇咬伤的受害者不仅需要尽快获得一剂抗蛇毒血清,而且必须得到合适的抗蛇毒血清。 现在,研究人员报告说,他们已经设计了纳米粒子,可以在试管研究中研究各种常见的毒液毒素,这是推出首个广谱蛇抗蛇毒血清的关键步骤。 该策略最终可用于对抗蝎子,蜘蛛,蜜蜂和其他有毒生物的毒素。

“这种治疗蛇咬的方法听起来非常有希望,”格里利北科罗拉多大学的蛇生物学家斯蒂芬麦克西说,他没有参与这项工作。 “如果他们能够开发一系列特定的颗粒来专门针对主要的毒素家族,那么这种方法作为一种治疗方法将具有真正的价值。”

缺乏这种治疗药物的原因之一是每年有超过10万人死于蛇咬伤,主要是在非洲和东南亚。 这不是唯一的危险。 每年有大约450万人咬伤毒蛇,其中近300万人遭受严重伤害,例如失去肢体。 这是因为几乎所有的蛇咬都发生在农村地区,人们无法随时进入一个备有抗蛇毒血清的诊所。 在许多情况下,受害者会收到不正确的抗蛇毒血清。

制作传统的抗蛇毒血清并不容易。 该过程首先注射一种动物,通常是马,用特定蛇的少量稀释毒液。 动物的免疫系统产生能够结合并使毒素失活的抗体混合物。 然后从动物中提取血液,并将抗体纯化并配制用于注射到咬伤受害者中。

但传统的抗蛇毒血清有几个问题。 对于初学者来说,生产基于抗体的抗蛇毒血清是耗时且昂贵的,这使得制药公司很难在他们的销售中赚钱,加州大学欧文分校的化学家Ken Shea说,他领导了这项新工作。 这导致了最近的全球短缺。 抗体制剂也必须冷藏,使其在发展中国家最贫穷的地区不易获取,而这些地区往往最需要它们。

因此,Shea和他的同事正在寻求纳米技术的帮助。 他们之前设计的纳米粒子能够结合蜂毒中的强毒素,称为蜂毒肽,并将其从血液中除去。 但是对于他们目前的工作,他们想要创造的粒子不仅可以结合一种毒素,而且可以结合许多毒素。

他们的目标是一系列被称为PLA 2蛋白的毒素。 蛇产生数百种不同的PLA 2 ,从轻微的毒性到强大的神经毒素。 PLA 2蛋白通常将自身楔入细胞膜。 Shea和他的同事们开始认为,由细胞壁中存在的类似脂质分子制成的纳米颗粒很有可能与多种PLA 2分子结合。

但他们并没有制造出一种纳米粒子。 相反,它们组装了各种不同的聚合物结构单元,其具有不同的化学功能,例如具有酸性附加物,碱性侧臂,或能够产生弱相互作用的氢键网络。 然后,他们以不同的组合和浓度组装这些组分,并进行化学反应,将它们全部哄骗,形成小的多孔聚合物纳米粒子。 他们将他们的纳米粒子与PLA 2分子的混合物一起孵育,并分离出结合PLA 2的纳米粒子最佳。 这些纳米粒子作为额外轮次化学优化的起始材料。

经过几轮这样的研究,Shea和他的同事们制造的 。 它们也会结合其他一些蛋白质。 但他们将纳米颗粒与血清一起孵育,然后加入PLA 2分子的混合物后,研究人员发现毒素将其他蛋白质排除在外,与纳米颗粒的结合比其他任何蛋白质更紧密,他们本月在“ 华尔街日报”上报道美国化学学会

Shea指出,虽然他和他的同事尚未最终确定他们的纳米粒子与各种PLA 2分子的结合程度,但他们的试管结果表明它们可能具有与之前的纳米粒子所具有的PLA 2相似的高亲和力。蜂毒肽,一种在动物研究中阻止毒素的蜂毒蛋白。 他说,用于测试其广谱粒子抗蛇毒血清的动物研究预计将在下个月开始。

如果这些证明成功,Shea说下一步将是设计与蛇毒中发现的其他常见蛋白质家族结合的纳米粒子。 “最终,我们想要一种含有两种或三种或四种纳米颗粒的鸡尾酒,以优化蛋白质的主要毒素,”Shea说。 而且因为这种鸡尾酒会由合成聚合物组成,所以制作起来可能很便宜而且不需要冷藏。 这对于帮助医生迅速为蛇咬伤患者提供有效的抗蛇毒血清可能是一个福音,甚至可能每年挽救数千人的生命。