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本研究由Milita Darguzyte、Elena Rama、Anne Rix、Jasmin Baier、Juliane Hermann、Sima Rezvantalab、Mohammad Khedri、Joachim Jankowski和Fabian Kiessling等多位作者共同完成，他们分别来自德国亚琛大学医院实验分子影像研究所、科隆大学医学院、伊朗乌尔米亚理工大学等多个研究机构。该研究于2024年5月3日发表在《Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine》期刊上，文章编号为102751。
癌症治疗中，化疗药物（如紫杉醇，Paclitaxel, Ptx）的疗效常受到药物递送效率低和系统性副作用的限制。纳米医学通过将化疗药物封装在纳米颗粒中，提高了药物的溶解度、稳定性和生物利用度，并通过增强渗透和滞留效应（Enhanced Permeability and Retention Effect, EPR）增加药物在肿瘤组织中的积累，减少对健康组织的暴露。然而，纳米药物的成功在改善治疗效果和患者生存率方面仍有限。因此，本研究旨在通过核黄素（Riboflavin, RF）靶向的聚乙二醇（Polyethylene Glycol, PEG）纳米递送系统，提高紫杉醇的递送效率和治疗效果，同时减少副作用。
研究首先合成了核黄素靶向的4臂PEG纳米颗粒（PEG-Ptx-RF），并通过高效液相色谱（HPLC）、核磁共振（NMR）、动态光散射（DLS）和纳米颗粒追踪分析（NTA）等方法对其进行了表征。结果显示，PEG-Ptx-RF纳米颗粒成功结合了紫杉醇和核黄素，形成了超分子结构，尺寸约为100 nm。
为了研究纳米颗粒在体内的行为，研究进行了分子动力学模拟。模拟结果显示，PEG-Ptx-RF纳米颗粒在模拟环境中形成了更紧凑的结构，且核黄素能够自由移动并与牛血清白蛋白（BSA）相互作用，表明其在体内具有活性靶向的潜力。
研究在A431和PC3癌细胞系中测试了PEG-Ptx-RF的细胞毒性。结果显示，PEG-Ptx-RF对癌细胞的毒性高于非靶向的PEG-Ptx，但低于游离的紫杉醇。此外，研究还通过荧光实验证实了PEG-Ptx-RF能够与核黄素结合蛋白（Riboflavin Binding Protein, RBP）结合，表明其具有靶向性。
研究在A431异种移植小鼠模型中评估了PEG-Ptx-RF的治疗效果。结果显示，PEG-Ptx-RF与游离紫杉醇和PEG-Ptx相比，能够显著抑制肿瘤生长，且治疗后小鼠的体重和肝脏重量保持稳定，表明其副作用较少。此外，组织学分析显示，PEG-Ptx-RF治疗组的肿瘤细胞增殖率最低，表明其具有持续的治疗效果。
为了进一步评估药物的肝脏毒性，研究通过质谱分析（MS）检测了肝脏中的药物代谢物。结果显示，游离紫杉醇组的肝脏中药物代谢物含量最高，而PEG-Ptx-RF组的含量较低，表明纳米递送系统减少了药物的系统性毒性。
本研究成功开发了一种核黄素靶向的PEG纳米递送系统（PEG-Ptx-RF），能够有效提高紫杉醇在肿瘤组织中的递送效率，同时减少系统性副作用。研究结果表明，PEG-Ptx-RF在体外和体内均表现出良好的抗癌效果，且副作用较少。该研究为癌症治疗提供了一种新的纳米药物递送策略，具有重要的科学和应用价值。
研究还通过质谱分析评估了药物的肝脏毒性，进一步证实了纳米递送系统在减少系统性毒性方面的优势。此外，研究提出的核黄素靶向策略为其他抗癌药物的纳米递送系统设计提供了新的思路。