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通过黏液摆动的纳米颗粒可能预示着严重的COPD

在一项概念验证实验中,约翰霍普金斯大学医学院的研究人员说,他们已经成功地使用了人造的微观颗粒,通过测量颗粒在粘液样本中的移动速度来预测患者的慢性阻塞性肺疾病(COPD)的严重程度。研究人员说,该技术最终可以帮助医生更快地提供更有效的治疗。

约翰·霍普金斯大学医学院医学副教授Enid Neptune医学博士说:“如果进一步的研究证实我们的发现,纳米颗粒可以及早发现哪些COPD患者更可能需要更深入的干预以避免不良后果。”与约翰·霍普金斯大学威尔默眼科研究所纳米医学中心的贾斯汀·哈内斯(Justin Hanes)博士和郑秀淑(Jung Soo Suk)博士合作。

通过黏液摆动的纳米颗粒可能预示着严重的COPD

根据世界卫生组织的资料,6500万人患有中度至重度COPD,使其成为全球第五大死亡原因。与吸烟和污染有关,COPD描述了一组无法治愈的慢性炎症性肺损伤过程,其特征是咳嗽,呼吸困难和唾液和粘液过多。当前,COPD的最佳诊断工具是肺活量测定法,它可以测量一个人深呼吸后可以将空气通过肺部排出的深度。

海王星说:“旋光仪可以使我们很好地了解一个人当前的肺功能,但很少告诉我们他们的疾病将如何发展。”这就是为什么寻找可预测的生物标志物如此重要的原因。

为了寻找其中的一个,研究团队专注于粘液,粘液是粘在气道,肠和其他人体通道上的组织分泌的粘液,形成保护性屏障,并且在肺部,清除了我们呼吸的空气中吸入的潜在有害颗粒。粘液的结构类似于充满水的海绵,具有许多相互连接的细孔。

Hanes和Suk以前曾设计出不粘在粘液上的纳米颗粒,并发现这些“粘液惰性”颗粒能够在覆盖气道的粘液孔迷宫中导航。Suk说:“粘液惰性颗粒在气道粘液中的扩散主要受到粘液结构的阻碍,因此,可以根据颗粒在从患者收集的粘液样品中移动的速度来估算粘液孔径。”

海王星说:“这提示我们,COPD患者的粘液结构可能与众不同,并影响异物甚至病原体的移动方式。”

为了对此进行测试,研究人员接下来从33名活跃或曾经吸烟的患者中收集了粘液样本:根据肺功能,吸烟者中有7名没有COPD病史,有18名有轻度至中度COPD,有8名有严重COPD。

然后,研究小组将用荧光标记物标记的纳米颗粒添加到了粘液中,并用超灵敏的摄像头将其追踪到粘液中,观察它们的运动,观察纳米颗粒在样品中扩散的速度。

研究人员发现,与未患有COPD的患者相比,从患有COPD的患者收集的粘液中,纳米颗粒的运动明显较慢,这表明其粘液的结构更加受限,纳米颗粒难以导航。当观察患有严重COPD患者的粘液样本中的纳米颗粒行为时,该效果甚至更加明显,表明随着COPD的进展,粘液中的孔径缩小。

Neptune说:“如果这种受限制的结构影响免疫细胞与肺部感染性病原体接触的能力,那么它就有可能成为COPD耀斑的预测指标,而COPD耀斑是COPD进展的关键危险因素。”

研究人员指出,如果将来有更大的研究证实他们的发现,那么粘液的结构可以为COPD的进展以及改善治疗方法提供新的见解。

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