德国科学家通过光镊技术揭示了肺黏液中独特的凝胶结构，阐明了其阻止纳米粒子通过的原因。这一发现加深了对呼吸系统疾病，尤其是感染的理解，并为吸入式新药的开发提供了重要基础。相关成果发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。
通常被称为“痰”的黏液黏附在人体呼吸系统气道的内表面。这种黏性凝胶能够滋润肺部并防止小颗粒（如病毒或柴油油烟颗粒）的渗入。此前，科学家一直无法解释为何纳米粒子看似能在肺黏液中运动，但有时却无法到达肺细胞中的目标点，而只是吸附在黏液上。
来自德国萨尔大学、萨尔州亥姆霍兹药物研究所（HIPS）、巴黎狄德罗大学（巴黎第七大学）和德国费森尤斯医疗公司的科学家合作，揭示了肺黏液的物理属性，并在纳米尺度上解释了其阻止纳米粒子通过的原因。
萨尔大学生物制药专业教授兼HIPS“药物输送”部门负责人克劳斯-迈克尔·莱尔教授介绍：“肺黏液是一种特殊的凝胶，其构造与其他凝胶完全不同。正常的凝胶微观结构像由纤细丝线绕成的孔隙组成的蜘蛛网，而肺黏液看起来像海绵一样：粘稠、厚的凝胶棒隔开了充满液体的大的孔隙。这种骨架蛋白被称为黏蛋白。”研究人员证实，在这种结构中，纳米粒子就像陷在栅栏组成的笼子里一样。在孔隙内，颗粒移动不受阻碍，但当它们试图穿越孔隙时，会被“栅栏”阻挡住。
研究中应用了光镊技术，即用激光束控制极小的粒子，使粒子像被一对镊子捏住一样移动。通过光镊的激光束，研究人员可以测量在凝胶中移动颗粒所需的力。他们发现，用恒定的力可以让纳米球进入液相的孔隙内部，就像在正常凝胶中一样。但是，当球碰到孔壁（即肺黏液的凝胶棒）时，激光束无法继续移动它。原子力显微镜的尝试也进一步验证了这一结论：在磁力场作用下，铁纳米颗粒毫无困难地挤进“正常”的对比黏液中，但在肺黏液中却不行。
莱尔教授表示：“我们的研究结果有助于理解呼吸道传染病是如何引起的，以及如何得到更好的治疗。这对于吸入式药物的研发是特别重要的基础。”根据新发现，活性成分如何克服黏液的凝胶结构必须被考虑，这可通过所谓的溶解黏液方法实现，即让凝胶棒先于纳米粒子被溶解，使纳米粒子通过，然后再凝结在一起。
总编辑圈点：呼吸道感染时，如果从鼻腔喷入药物就能药到病除，无疑会极大改善患者体验。但以往经验表明，这种方法虽然简便易行，效果却相当有限。科学家的新发现从机理上揭示了鼻腔吸入药物治疗效果差的原因，并为改变患者体验提供了可操作的办法。也许不久的将来，无需承受皮肉之苦，人们就能向呼吸道感染说再见。