近(10)日，英國曼徹斯特大學(University of Manchester)的科學家，開發出一項運用力學控制小分子釋放的藥物遞送技術，成為藥物控制釋放技術中，罕見僅運用機械力就能觸發，且能反覆被活化，突破可釋放分子數量限制的技術。該研究發表於頂尖期刊《Nature》。

這項革命性的新技術，可在機械力的作用下(如受傷或受損部位中產生的機械力)，觸發釋放藥物分子，讓治療作用部位更為精準。

該技術使用一項稱為「輪烷」(rotaxane)的連鎖分子，其由環狀分子套在一個啞鈴狀的線型分子上，線型分子兩端有塞狀結構，因此環狀分子不會任意掉出，是一項以機械鍵結合的分子。透過這項結構，能突破傳統控制釋放材料中，可釋放分子數量有限的問題。

研究論文指出，過去的材料中，作為控釋機關的「可剪切機械響應官能基團」(scissile mechanophore)，通常被活化一次後就會分解，難以重複被活化，但這項輪烷新材料可突破這項限制，其線型的軸上，以共價鍵連結欲釋放的藥物分子，透過增強這些共價鍵的機械不穩定性(mechanical lability)，可讓材料重複釋放藥物。

研究團隊將要釋放的分子(在此稱為貨物(cargo))，以共價鍵連接在線型軸上，施加外力後，輪烷中的環狀分子會被拉向貨物端，接觸力會導致連接貨物的共價鍵斷裂，進而釋放貨物。

團隊證明，這項材料至少可同時釋放1~5個貨物，直到完全釋放5個貨物、環狀分子被拉到脫離軸上的固定點前，都能反覆被機械力活化。

研究人員以超音波作為機械力來源，並使用了不同類型的分子進行測試，包括：藥物化合物、螢光標記物、催化劑等，展示了該模型多功能的潛力。

未來，研究團隊也將探索該材料是否可同時釋放兩種不同類型的分子，以及其在自我修復(self-healing)上的運用。例如將化學反應的單體和催化劑同時搭載，使其在生物或非生物的受損部位同時被釋放後直接進行反應，產生修復作用。

除了應用於藥物外，這項材料也可成為一種自癒型材料(self-healing material)，材料受損時可自我修復，進而延長其使用壽命，例如手機螢幕遭刮傷時。

領導該團隊的曼徹斯特大學有機化學教授Guillaume De Bo表示，雖然此研究仍只是一項設計的概念驗證，但他們相信這項材料將在醫療保健和科技領域，有巨大的潛力。

參考資料：

1. 論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07154-0

2. https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240410111754.htm

(編譯/巫芝岳)