生体バリアを横断する薬物およびウイルスの輸送：相互作用、拡散、分配、透過性、および選択性

科学分野:

• 生体材料科学
• ナノテクノロジー
• 薬理学

背景:

• 生体バリアは異物を選択的にブロックし、薬物送達に影響を与えます。
• 腸、肺、眼の粘液バリアは、薬物投与にとって大きな課題となります。
• 現在の粒子設計の経験則は、バリア内の拡散速度に限定されています。

研究 の 目的:

• 粒子輸送を生体バリアを通してモデル化するための包括的なモデルを開発すること。
• 輸送予測の改善のために、分配と拡散の寄与を組み込むこと。
• 粘液を横断する送達を最適化するために、薬物粒子の設計規則を確立すること。

主な方法:

• コロイドスケールの相互作用に対して第一原理理論を利用しました。
• 粒子と細孔の相互作用ポテンシャルに基づいて分配係数を予測する解析モデルを開発しました。
• 粘液バリア内の拡散係数を予測するために、粒子と細孔の流体力学を組み込みました。

主要な成果:

• kTスケールでの引力相互作用（特異的または非特異的）により、より大きな粒子の送達が最適化されます。
• 粘液バリアを横断する質量流束が1桁増加しました。
• 分配の強化により、高分子貨物の送達が可能になりました。

結論:

• 生体バリアを横断する粒子輸送の予測モデルを開発しました。
• 輸送速度を強化するための薬物粒子設計規則を特定しました。
• ウイルスを超える粒子輸送の可能性を実証しました。