制药科学代表了一个不断演变且高度动态的领域，目前有两个主要趋势：一是更加努力开发基于生物的药物，二是创建更具体或靶向的药物递送技术。最近的一些发展包括用于检测蛋白质聚集的空间聚集倾向性开发、涉及微胶囊化和纳米涂层的药物递送技术进步，以及理解药物递送系统中纳米材料风险的工具。
解决蛋白质聚集问题
麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了一种计算机模型，以解决基于蛋白质的药物由于聚集而导致的短保质期问题。抗体中观察到的大多数聚集是由于蛋白质暴露的疏水区域之间的相互作用造成的。麻省理工学院化学工程教授Bernhardt Trout在2009年6月的一份大学新闻稿中表示："药物通常根据它们的有效性和与目标结合的能力来开发，问题是这些后续环节中的所有问题从未被考虑进去。"
根据麻省理工学院的新闻稿，Trout和他的同事，包括诺华公司(瑞士巴塞尔)的Bernhard Helk，开发了一种计算机模型，可以帮助设计者识别抗体中哪些部分最可能吸引其他分子，从而允许他们改变抗体以防止聚集。Trout的新模型——空间聚集倾向性(SAP)，提供了抗体分子的动态三维模拟。与X射线晶体学提供的静态表示不同，新模型可以揭示疏水区域并指示当分子在溶液中时这些区域暴露的程度。该模型还选择了负责聚集的区域，而不是仅选择单个位点。根据麻省理工学院的新闻稿，一旦识别出疏水区域，研究人员可以改变这些区域中的氨基酸以降低疏水性，使分子更加稳定。使用该模型，研究团队生产了稳定性大大提高的突变抗体(比原始抗体稳定性高50%)，且这些突变对其功能没有不良影响。该技术可应用于发现阶段的抗体筛选(1)。
局部药物递送
西弗吉尼亚大学(WVU)骨科系助理教授、WVU生物材料、生物工程与纳米技术实验室主任Bingyun Lim及其团队开发了两种药物递送技术——微胶囊和纳米涂层——用于递送白细胞介素-12药物(2)。
第一种技术涉及使用微胶囊，可以注射或潜在地以细雾喷雾形式直接递送到损伤部位。第二种技术是将白细胞介素-12的纳米涂层直接应用于支架、起搏器、止痛泵、人造肢体或其他生物医学设备上。这种方法延长了白细胞介素-12的半衰期。在两种方法中，由于白细胞介素-12是局部递送而非系统性递送，潜在的副作用被最小化(2)。
Li从WVU骨科系、WVU药学院、国家职业健康与安全研究所和WVU微生物学、免疫学和细胞生物学系招募了团队成员。该团队在过去四年中一直在开发这项技术。
制药中的纳米技术
纳米技术在制药行业具有巨大潜力，但相关纳米材料的风险仍然未知。根据UCLA的一份新闻稿，加州大学洛杉矶分校(UCLA)和加州纳米系统研究所(CNSI)的研究人员最近发表了一项研究，该研究检查了纳米粒子-生物界面，以识别工程纳米材料的潜在风险，并探索设计方法，以生产更安全、更有效的纳米粒子，用于各种治疗和产品。
纳米粒子可以与蛋白质、膜、细胞、DNA和细胞器相互作用，并创建依赖于胶体力和生物物理化学相互作用的纳米粒子/生物界面，这反过来又可能导致蛋白质冠状物的形成、颗粒包裹、细胞内摄取以及具有有利或负面结果的生物催化过程。检查这些界面可以基于纳米材料特性(如尺寸、形状、表面化学、粗糙度和表面涂层)开发结构与活性之间的预测关系(3)。
UCLA David Geffen医学院和加州纳米系统研究所纳米医学部门负责人Andre Nel在UCLA新闻稿中表示："我们在这里建立的是一个蓝图，将为第一代纳米生物学家提供教育。"
这项工作对于更好地理解工程纳米材料的细胞内活性和功能之间的相互关系非常重要，这对于纳米粒子药物递送系统是必需的。根据UCLA的新闻稿，目前的大部分知识来自于对标记或标记的纳米粒子的研究，以及它们在细胞摄取后对细胞的影响，但对这些相互作用的结果是否有利没有详细的了解。
参考文献
- B. Trout et al., "Design of Therapeutic Proteins with Enhanced Stability," Proc. Natil. Acad. Sci. U.S.A. July 1, 2009, DOI 10.1073.
- B. Li et al, "Multilayer Polypeptide Nanoscale Coatings Incorporating IK-12 for the Prevention of Biomedical Device-Associated Infections," Biomaterials 30 (13), 2552–2558 (2009).
- Andre Nel et al., "Understanding Biophysicochemical Interactions at the Nano–Bio Interface," Nature Materials 8 (7), 543–557 (2009).
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