几分钟造出救命药！科学家开发新工艺让癌症治疗成本暴跌

在癌症治疗领域，尤其是卵巢癌治疗中，聚合物涂层包载治疗药物的纳米颗粒展现出巨大潜力。这些纳米颗粒能够精准靶向肿瘤组织，在病灶部位释放有效治疗成分，同时还能规避传统化疗带来的诸多副作用。

过去十年间，麻省理工学院教授 Paula Hammond 带领团队运用一种名为“逐层组装”的技术成功制备出多种纳米颗粒。他们通过动物实验证明，这些颗粒能有效抑制小鼠体内的癌细胞生长。

如今，为推动纳米颗粒尽快应用于临床治疗，研究人员研发出一种量产工艺，能够在很短的时间内生产大量纳米颗粒。目前，这项研究成果已经发表在Advanced Functional Materials上。

“我们研发的纳米颗粒递送系统前景广阔，特别是在卵巢癌动物模型治疗中取得的突破令人振奋。”Paula Hammond 表示，她同时还担任麻省理工学院教职员工副教务长以及科赫综合癌症研究所成员。“我们发最终目标是实现规模化生产，以便企业能够大量制造这些产品。实现工业化量产是推动该技术造福患者的关键。”她补充说。

Paula Hammond 与斯克里普斯研究所免疫学和微生物学教授 Darrell Irvine 是这篇研究论文的共同通讯作者。这篇论文的合作者还包括布莱根妇女医院博士后 Ivan Pires、科赫研究所访问科学家 Ezra Gordon、麻省理工学院研究员 Heikyung Suh。

此外，该研究得到了美国国立卫生研究院、Marble 纳米医学中心、Deshpande 技术创新中心以及美国国家癌症研究所科赫研究所支持资助。

简化生产流程

早在十多年前，Paula Hammond 实验室开发出一种构建纳米颗粒的新技术，能精准控制纳米颗粒的结构。该技术通过交替使纳米颗粒表面接触带正电和带负电的聚合物，能在纳米颗粒表面精准堆叠具有不同特性的功能层。

每一层都可嵌入药物分子或其他治疗成分，同时这些功能层还能携带靶向分子，帮助纳米颗粒精准定位并进入癌细胞。

按照她实验室最初的技术方案，纳米颗粒每次仅能涂覆一层，且每次涂覆后都需进行离心操作，以去除多余聚合物。研究人员坦言，这种“逐层离心”的方式不仅耗时，难以满足工业化量产需求。

近期，她实验室的一名研究生开发出一种名为“切向流过滤”的纳米颗粒净化新方法。虽然该方法简化了部分流程，但在制造复杂性和最大生产规模方面仍存在局限。

“尽管切向流过滤技术有一定帮助，但它依旧属于小批量生产工艺，而临床研究需要为大量患者提供足够剂量的药物，这远远无法满足需求。”Paula Hammond 指出。

为实现大规模制造，研究人员采用微流控混合装置。该装置能让纳米颗粒在微通道中流动时，实现聚合物层的连续自动叠加。研究人员可精确计算每层聚合物的需求量，如此一来就省去了逐层纯化的繁琐步骤。

“这一点至关重要，因为分离步骤是这类系统中成本最高且最耗时的环节。”Paula Hammond 强调。

这种新工艺不仅省去手动混合聚合物的步骤，简化了生产流程，还整合了符合药品生产质量管理规范（GMP）的操作流程。相较原先的分步批量法，新方法在确保产品安全性和一致性的同时，大幅降低了生产成本。

值得一提的是，研究人员在此次研究中使用的微流控装置，已应用于包括 mRNA 疫苗在内的其他类型纳米颗粒的 GMP 生产。

“采用新工艺后能极大降低人为操作失误的风险。”Ivan Pires 说道，“这是一种能够符合 GMP 标准的生产流程，也是我们迈向临床试验的关键突破，既保持了层层自组装纳米颗粒的创新性，又能快速实现符合临床要求的规模化生产。”

扩大生产规模

借助这种新工艺，研究人员仅需几分钟就能制备出 15 毫克纳米颗粒（可制成约 50 剂药物），而使用传统方法制备相同数量的纳米颗粒则需耗费近一小时。这意味着新工艺完全能够满足临床试验和患者治疗的大规模需求。

“这套系统也具有较好的扩展性，只需持续运行微流控芯片就能轻松实现量产。”Ivan Pires 说道。

为验证新工艺的可靠性，研究团队制备了包裹细胞因子白细胞介素 - 12（IL-12）的纳米颗粒。此前，Paula Hammond 实验室已经证实，通过逐层纳米颗粒递送的 IL-12 能够激活关键免疫细胞，减缓小鼠卵巢肿瘤的生长速度。

在此次新研究中，他们发现利用新技术制备的包载 IL - 12 的纳米颗粒，疗效与原始逐层纳米颗粒相近。

除此之外，这些纳米颗粒不仅能精准结合癌组织，还展现出“只标记不侵入”的独特性能，它们像“免疫信号灯”一样停留在癌细胞表面，在肿瘤局部激活免疫系统。在卵巢癌小鼠模型中，该疗法既能延缓肿瘤进展，甚至能实现完全治愈

研究人员表示，虽然他们最初聚焦于卵巢癌等腹腔肿瘤，但这项技术同样适用于其他类型的癌症，包括胶质母细胞瘤等。

目前，研究人员已为这项技术申请专利，并与麻省理工学院的 Deshpande 技术创新中心展开合作筹备商业化落地。

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

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