ScienceDaily (July 30, 2008) — 極微小貝果狀粒子（Ultra-miniature bialy-shaped particles） － 它之所以被稱為 “奈貝果（nanobialys）” 就是因為它長的很像紐約市現在最熱門的一種扁平洋蔥圈的縮小版 － 可以用來攜帶救命的藥物使其穿透過病人的血液而直達腫瘤或動脈粥樣硬化斑塊（Atherosclerotic plaques）處。
圖1. Ultra-miniature bialy-shaped particles -- called nanobialys because they resemble tiny versions of the flat, onion-topped rolls popular in New York City -- could soon be carrying medicinal compounds through patients' bloodstreams to tumors or atherosclerotic plaques.
由美國華盛頓大學醫學院 Consortium for Translational Research in Advanced Imaging and Nanomedicine（C-TRAIN）的研究人員發展出一種 “奈貝果” 粒子，它對於醫學診斷與抵抗疾病領域來說相當的重要。由 C-TRAIN 製造出來的這種奈米粒子相當的 “聰明”，因為他不但可以用來遞送藥物，同時也可以作為影像掃瞄的顯影劑，讓醫生們得以看到腫瘤或是致病斑塊所座落的位置。
圖2. 奈貝果 (Nanobialys) 製備以及 nanobialys 的 (A) TEM 與 (B) AFM 影像圖
“奈貝果” 所具有的形狀並不是編造出來的，它是製造的過程中自然產生的結果。之所以會製作這樣的奈米粒子主要是因為過去在斷層掃瞄時都是使用包覆著釓金屬的奈米粒子（gadolinium-containing nanoparticles），雖然這種奈米粒子在核磁共振成象掃瞄（MRI）中具有相當高的可見度，但它還是有一些缺點，因此可以用這種新的奈米粒子來替代。
釓金屬（Gadolinium）在 MRI 裡面是一種相當常見的顯影劑，不過最近的研究顯示這種顯影劑對於某些病人會產生嚴重的腎臟疾病而危害病人的安全。
本篇論文的第一作者 Dipanjan Pan 博士說到：「我們這種 “奈貝果” 含有錳，它可以用來取代釓。因為錳本來就是我們體內自然存在的元素之一。此外，在 “奈貝果” 中所含有的錳與粒子間緊密的聯繫著，因此使得它變得更加地安全。」
圖3. 發展出 "奈貝果 (nanobialys)" 的 Dipanjan Pan 博士
圖4. 還有錳金屬的奈貝果
其實 “奈貝果” 是一種合成的聚合物，它可以接受多樣性的藥物、顯影劑或是標靶成分。這項研究已經刊登在 2008 年七月份的美國化學協會期刊（Journal of the American Chemical Society，JACS）當中，在該篇研究中，研究人員提到利用攜帶著錳金屬的奈貝果粒子能輕易地和纖維分子相互結合，這些纖維分子可以在動脈粥樣硬化斑塊或是血小板（blood clots）中發現它們的存在。此外人造纖維在 MRI 的掃瞄結果中也能散發出強烈的光亮。這也意味著 “奈貝果” 可以同時攜帶水溶性及水不溶性的兩種藥物。
圖5. Plasma clot phantoms targeted with biotinylated-Mn(III)-labeled nano-Bialys
Pan 他是一位在醫學領域中的研究老師，他製造出這種 “奈貝果” 而且為它取名。他說到：「當我們在電子顯微鏡下看著這個顆粒時，我們發現它長的圓圓扁扁的，而且中間像有酒窩般的微微凹陷，很像我們的紅血球細胞，不過也帶著些許的不規則，就像是貝果（bagels）一樣！因此我就選用貝果這個字，不過它又不像貝果一樣中間有一個洞，因此我必須用另一個字來描述他。所以最後我就稱呼這個小東西為 “奈貝果（nanobialys）” 了！」
圖6. Nanobials 電子顯微影像
奈米粒子在醫學以及顯影的使用上本身就是一種相當有效率的素材，因為它們本身就是一個標靶與裝載單位 － 因為無論是藥物也好、顯影劑也好，它們都可以乖乖的待在奈米粒子上，然後高濃度的集合到身體某個專一性部位。
在動物實驗中，研究人員展示出他們原始的球狀奈米粒子是如何攜帶著治療性化合物抵達腫瘤以及動脈粥樣硬化斑塊部位。這個奈米粒子也可以抓住數千個釓金屬分子，因此可以讓研究人員在 MRI 掃瞄中看到這些奈米粒子的聚合狀況。這個掃瞄可以偵測到身體上受損部位的尺寸，同時透過這些奈米粒子也能有效的將藥物傳遞到該處。
可惜的是在 2000 年時首度有研究發現釓金屬會引起約百分之 3 罹患有 nephrogenic systemic fibrosis（NSF）的病人產生嚴重的腎臟疾病，而且這些病人都是使用過含有釓金屬顯影劑的影像掃瞄之後才發病。NSF 是一種膠原質於組織中累積的疾病，他會造成皮膚變硬變厚，關節硬化，使其喪失物理活動性，以及肝臟、肺臟、肌肉與心臟的失調。
醫學及生物醫學工程副教授 Lanza 則說到：「雖然釓金屬僅會對少數人引起嚴重的腎衰竭使得醫生避免使用釓金屬，不過對於出現中等成度腎衰竭的病患醫生該如何拿捏？此外，對於廣大罹患糖尿病或高血壓的患者也會發展出腎衰竭呀！因此它對於大多數的人而言還是具有潛藏的危害。而我們的目標就是希望能透過我們的奈米顆粒技術幫助所有的人。當今的社會有越來越多人罹患糖尿病以及心血管疾病，我們希望在將來能夠發現取代釓金屬為基質的顯影劑 － “奈貝果” 便是我們朝這個目標前進的第一步！」
圖7. 發展奈貝果 (nanobialys) 的兩位主要指導教授：左：Samuel A. Wickline, MD, 右：Gregory M. Lanza, MD, PhD
現在研究人員正積極持續地研究如何將 “奈貝果” 發展出更多樣化的醫療應用，而且也希望發展出其他型態的奈米顆粒，使得他能更廣泛的應用在其他的醫療需求上。
最後，Lanza 表示：「我們並不只是坐在實驗室裡面生產奈米粒子，我們也不斷的在思考能將它們能夠應用在哪裡。當我們發現一種存在於醫學中的問題時，我們便會問哪一種粒子可以克服它？然後便會試著把它做出來！」
Funding from National Institutes of Health and the National Cancer Institute supported this research.
原始論文：
Pan D, Caruthers SD, Hu G, Senpan A, Scott MJ, Gaffney PJ, Wickline SA, Lanza GM.
Ligand-Directed Nanobialys as Theranostic Agent for Drug Delivery and Manganese-Based Magnetic Resonance Imaging of Vascular Targets.
Journal of the American Chemical Society, 2008; 130 (29): 9186
DOI: 10.1021/ja801482d
Adapted from materials provided by Washington University School of Medicine.
原始報導：
1. ScienceDaily：New Disease-fighting Nanoparticles Look Like Miniature Pastries
2. C-TRAIN：Ligand-Directed Nanobialys as Theranostic Agent for Drug Delivery and Manganese-Based Magnetic Resonance Imaging of Vascular Targets (PDF file)
相關連結：
1. Samuel A. Wickline, MD, and Gregory M. Lanza, MD, PhD