纳米药物的跨膜运输是其进入目标细胞的关键步骤，涉及到药物运输效率、专一性等重要指标； 然而，单个纳米药物跨膜进入细胞的动态机制尚不清楚。本项目结合自主研发的高时间和空间分辨率 的力示踪技术与荧光成像技术，对纳米药物跨膜过程进行测量，获得纳米药物跨膜过程的关键动力学 参数、载体性质影响、蛋白介导机制等重要信息，实现对纳米药物的载体选择构建、配体修饰、靶向性标记等方面进行评价和优化，从而提高纳米药物的综合利用效率。本项目研究发现纳米药物尺寸会 影响纳米药物跨膜进入细胞的跨膜转运力和时间，跨膜力和时间会随着纳米药物尺寸的增加而增大。不同靶向配体（靶向肽、叶酸、适配体等）修饰纳米药物也会影响纳米药物跨膜转运动态参数，包括转运力、时间、速率等。靶向配体会诱导纳米药物受体介导内吞方式，增加药物进入细胞的时长，从而延长药效。同时结合单分子力谱技术通过测量不同靶向肽与细胞膜相互作用的动力学参数筛选出了靶向效果较好的纳米药物配体肽，进一步研究靶向肽在促进纳米药物进入细胞的靶向机制。结合基于 原子力显微镜的纳米压痕技术，评估不同配体修饰纳米药物及同种纳米药物在不同细胞系中的药效。在原料纳米药物研究中，示踪单个RNA纳米药物的跨膜转运动态过程，揭示适配体修饰RNA纳米药物跨 膜转运靶向机制，进一步通过荧光示踪手段研究RNA纳米药物细胞内转运路径及细胞内运输动态机制 ，发现RNA纳米药物在早期内体及晚期内体不同的转运动力学。本项目的成功开展对于纳米药物在预 防、诊断和治疗人类疾病方面的实际应用具有一定的指导意义。
MTX 与 PAMAM 化学键合和物理包封的示意图。（A）G8-PAMAM 将MTX分子包封到 PAMAM 的内腔中。（B）MTX分子通过共价键与 G4-PAMAM 球 表面连接。红色小球代表药物 MTX，绿色树枝状结构代表 PAMAM 树枝状大分子。
