第 376 期

研究發展
新穎性紅血球微囊奈米載體在生物醫學應用的發展
NHRI researchers utilize homologous RBC-derived vesicles as ultrasmall carriers of iron oxide for MRI of stem cells

奈米科技與生物醫學的結合，即所稱的奈米醫學，為醫學診斷和處置的改進帶來新希望；其中最值得注意的是以新穎性奈米粒子為奈米載體的發展，分別針對細胞成像、藥物標的與基因傳遞等標示分子、標靶藥物與核酸的應用。

當奈米粒子的獨特特性（例如體積小且相對的極高的表面積與體重的比值，及物理化學特性）引發生物醫學應用上的無限潛能時，奈米粒子潛在的毒性也同樣引起關注；此外，奈米粒子應用於奈米醫學的多樣性使得毒性的顧慮更加複雜。超順磁性氧化鐵奈米粒子（Ultra-small Super Paramagnetic Iron Oxide, USPIO）在細胞核磁共振造影（Cellular MRI）中擔任了顯影劑的重要角色，且成功地應用於幹細胞治療，然而，USPIO在細胞內的標示效率低且考慮到使用上的生物安全性，都限制了其潛在的利用。

本院奈米醫學研究中心黃東明副研究員及其研究團隊發展了一項由紅血球微囊（RBC-derived vesicles, RDVs）組成的新穎性系統，在進行體外與體內之細胞核磁共振造影時可以有效率地傳遞USPIO至人類骨髓間質幹細胞（MSCs）。藉由細胞的生存能力、分化能力與基因微陣列分析證實紅血球微囊對自體間質幹細胞具高度的生物安全性，研究資料顯示以紅血球微囊為細胞內傳遞工具於生物醫學應用具有潛力。以下概述黃博士之發明。

發明名稱：新穎性紅血球微囊奈米載體在生物醫學應用的發展
發明人：黃東明
說明：目前市場上可購得或開發中之奈米載體皆為外源性物質，其生物安全性、細胞毒性等問題，形成生物醫學應用（尤其是應用於人體時）的主要缺點；另一個困難的課題為奈米載體是否能將功能性分子傳遞進入細胞內。本研究以開發紅血球微囊作為奈米載體，裝載各種具有不同功能性之分子，諸如有機化學藥物、核酸分子（DNA or RNA）、蛋白質藥物、醣類、無機物質（Au, Fe, Gd, TiO2, SiO2, O2,…etc.）以達成治癒、保健、預防、標定、追蹤、疾病診斷、醫學研究工具等各式各樣可能之生物醫學的應用，以冀對人類健康有所貢獻。
可應用範圍：
1. 開發有機化學藥物之奈米載體
2. 開發核酸分子之奈米載體
3. 開發蛋白質藥物之奈米載體
4. 開發醣類之奈米載體
5. 開發無機物質之奈米載體
此項發明之優點：
1. 本研究之載體，為內源性物質，同時又具備類似細胞凋亡小體之特性，能有效進入細胞內。
2. 本奈米載體將有取代現有奈米載體之極大潛力。

研究方法學及部分試驗結果已刊登於5月Nanotechnology線上版；研究結果顯示，紅血球微囊除了容易地自人類紅血球大量產生，並可將USPIO封包起來而有效率地內化至MSCs使其被核磁共振造影，此外，亦極具生物安全性。未來仍需評估與研究紅血球微囊可能的利用，目前紅血球微囊容易處理、高效率的細胞進入能力等優點極可能是因為凋亡小體的特性，他們的自體生物安全性使得紅血球微囊可以是幹細胞追蹤與其他生物醫學應用之適合的傳遞系統。
《文：編輯中心陳筱蕾整理；資料來源/審校：奈米醫學研究中心黃東明副研究員》