第 64 期 2004-09-16

研究發展
奈米螢光珠微透析探針及磷光動力分析方法 -- 偵測活體缺血及腦血屏障通透性

新藥開發平台的建立可說是近年生技產品開發中方興未艾的熱門領域，其中又以利用人類疾病實驗動物模式來從事新藥開發的研究最受到注目。而近年來當紅之奈米科技的發展，亦已廣泛引起生技製藥界之重視。國家衛生研究院奈米醫學研究中心楊重熙主任，與醫學工程研究組羅履維助研究員之奈米生物光電實驗室合作，利用奈米螢光珠微透析探針及磷光動力分析方法，建立即時偵測活體缺血及再灌流下腦血屏障通透性之研究。這項研究即是基於結合上述各領域發展之先進技術，利用實驗動物模式並結合螢光奈米粒子，配合磷光動力分析方法，以期建立出腦血屏障(blood-brain barrier )通透性於活體缺血及再灌流下之變化。此研究成果已刊登於八月份Analytical Chemistry期刊，Analytical Chemistry在國際分析化學領域67個期刊中排名第一。

中樞神經系統可謂主宰生命最重要的部分，而由星狀細胞與微血管所形成的腦血屏障，則是阻絕外物影響中樞神經系統的保護機制。然而，此一生理的保護機制，卻往往成為開發腦血管疾病用藥研究的阻礙。過去由於此類藥物為腦血屏障所阻隔，通常無法到達中樞神經系統，部分針對中樞神經系統的疾病，甚至必須使用椎管內直接注射等侵入式的外科治療法，將藥物直接注射至腦脊髓液中。如此一來，雖能達成藥物遞送的效果，卻也對身體產生直接性的傷害，同時也增加感染的危險。

正是基於腦血屏障的結構相當特殊而緊密，一般藥物很難到達，因此開發對腦血管疾病有療效的藥物是刻不容緩的。然而，腦血屏障的通透性並非一成不變。經由過去的研究顯示，腦部呈現缺血及低氧情形，此時大腦細胞在缺氧狀況下，會產生周邊血管擴張的效果，進而改變腦血屏障的通透性。此一生理現象對開發腦中風 (Cerebrovascular Accident,CVA) 的新藥研究極為重要，腦中風發生的主因正是因為供應腦部的血液受到阻塞，造成腦部無法有效地得到血液，最後導致腦神經功能受損，甚至危及生命。

在這項研究中，首度嘗試使用直徑僅達20奈米之奈米螢光微粒，將之注射至實驗用大鼠體內，藉由微透析(microdialysis)方法直接測量腦局部缺血和再灌流下，在大腦裡引起細胞外奈米螢光微粒的瞬時累積變化，如附圖一。並同時依靠磷光動力分析方法所測量之腦部血氧值，進行腦局部缺血狀態所造成腦部血氧含量變化之偵測。此一實驗方法最獨特之處主要在於成功整合微透析與磷光動力分析法，運用同步監控的偵測技術，以確認腦部缺氧的瞬間，腦血屏障通透性亦產生相對應之變化量，並可確保腦部缺血經再灌流後，能返回他們原先達到的血氧水準，如附圖二。

總之，藉由應用奈米螢光微粒，我們已獲知活體內腦血屏障通透性在活體缺血及再灌流下之變化。此一研究成果也一併指出，涉及應用於藥物傳遞系統以及有關的臨床應用，奈米粒子可說是極具潛力的明日之星。
《文/圖：楊重熙，羅履維，張家華》