Advancements in Programmable Lipid Nanoparticles: Exploring the Four-Domain Model for Targeted Drug Delivery
本综述提出用于靶向药物递送的可编程脂质纳米颗粒（LNPs）的四域模型，系统分析了其从配方到释放的动态平衡、临床转化挑战及创新给药途径，并比较了人工LNPs与天然外泌体的性能，强调其向智能集成系统发展的潜力。
2024-08-26 physics.bio-ph q-bio.BM
Role of surface heterogeneous nucleation on nanoporous drug delivery systems
在这项工作中，我们研究了使用纳米多孔载体作为疏水性分子的药物递送系统。通过研究由多孔硅负载β-胡萝卜素制成的模型系统，我们揭示了这些载体的基本限制，这是由于非均质成核，其在载药量和释放的再现性之间进行权衡。尽管如此，与标准诱导时间相比，这样的问题是一种替代和改进的方法，以监测异质成核聚集体的形成。
2019-03-26 cond-mat.soft physics.app-ph physics.bio-ph
Pulmonary drug delivery and retention: a computational study to identify plausible parameters based on a coupled airway-mucus flow model
肺部给药系统依赖于吸入由气雾剂发生器（如吸入器、雾化器等）产生的载药气雾剂。在沉积时，药物分子在粘液层中扩散，并且还受到粘膜纤毛平流的作用，该平流将药物从初始沉积部位输送走。因此，药物在肺的特定区域的可用性由这两种现象之间的平衡决定。通过气溶胶在空气中传输以及药物分子在粘液层中传输的耦合数学模型，开发了药物在肺中沉积和保留的数学分析。通过计算求解数学模型，以确定载药气溶胶向肺部深处输送的合适条件。本研究确定了有利于将药物递送到肺部深处的条件，这对于实现全身药物递送至关重要。不同参数对药物滞留的影响也针对肺的各个区域进行表征，这在确定吸入药物在目标位置处的可用性方面是重要的。我们的分析证实，对于尺寸范围为1-5 $μ$ m的气雾剂，药物递送功效保持最高。此外，观察到当呼吸时间段相对于正常呼吸加倍时，沉积在肺深部的药物量增加2倍，表明呼吸控制是增加药物递送到肺深部的功效的手段。更高的功效还减少了吸入以产生相同健康效果所需的药物负荷，因此可以帮助最大限度地减少药物的副作用。
2022-01-13 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.TO
Susceptibility of Methicillin Resistant Staphylococcus aureus to Vancomycin using Liposomal Drug Delivery System
金黄色葡萄球菌引起的医院感染是对公共卫生的重大威胁。金黄色葡萄球菌对各种抗生素的耐药性不断增加，这使得设计合适的药物递送系统成为研究的主要焦点。1961年耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的出现，需要使用万古霉素“最后的药物”来治疗这些感染。不幸的是，金黄色葡萄球菌已经开始对万古霉素产生耐药性。药物的脂质体包封在许多情况下已经显示出提供了有效的微生物抑制方法。我们研究了脂质体包裹万古霉素对MRSA的作用，并根据药物的最小抑菌浓度（MIC）评价了脂质体包裹药物与游离药物相比的抗菌活性。脂质体万古霉素的MIC约为游离万古霉素的一半。对MRSA的生长反应表明万古霉素脂质体可诱导培养物进入抑菌状态，并增强吞噬杀伤作用。因此，将抗生素包封在脂质体中的给药显示出极大地改善了药物递送以及MRSA引起的耐药性。
2018-01-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
In Brain Multi-Photon Imaging of Vaterite Drug Delivery Cargoes loaded with Carbon Dots
本研究利用苯二胺碳点负载球霰石纳米颗粒，通过多光子成像在活体小鼠脑血管中实时追踪药物递送载体，验证了其作为诊疗一体化平台的可行性。
2023-10-29 physics.bio-ph
Sperm-hybrid micromotor for drug delivery in the female reproductive tract
介绍了一种用于妇科肿瘤治疗的精子驱动微电机载药系统。这种特殊的混合微马达对治疗女性生殖道疾病很有吸引力，生殖道是精子细胞自然适应的生理环境。在这里，单个精子细胞用作活性药物载体和驱动力，利用其游泳能力，而涂覆有纳米铁层的激光打印微结构用于分别通过外部磁体和结构上施加的机械致动在所需区域引导和释放精子。打印的管状微结构具有四个臂，当它们在推压肿瘤球体时弯曲时，这些臂原位释放载药的精子细胞，从而导致药物递送，这发生在精子挤压癌细胞并与细胞膜融合时。与其他纳米和微载体相比，精子还提供更高的药物包封能力和携带稳定性，最大限度地减少毒性作用和不必要的药物积累。此外，与其他细胞或微生物不同，精子既不表达致病蛋白质，也不增殖形成不需要的菌落，这使得这种生物混合系统成为用于各种生物医学应用，特别是妇科保健的独特且生物相容的货物递送平台。
2017-03-24 physics.bio-ph physics.med-ph q-bio.CB
Mathematical modelling of drug delivery from pH-responsive nanocontainers
药物递送系统代表了治疗癌症和克服化疗副作用的有希望的策略。特别是，聚合物纳米容器已经吸引了主要的兴趣，因为它们的结构和形态的优势和各种聚合物，可以使用，允许合成的材料能够响应肿瘤微环境的生化改变。虽然实验方法可以提供很多见解，但在宽参数空间上生成实验数据通常非常耗时和/或昂贵。为了更好地了解不同的设计参数对药物释放曲线和药物动力学的影响，适当设计的数学模型是非常有益的。在这里，我们开发了一种新的数学模型来描述药物在由核和pH响应性聚合物壳组成的中空纳米容器内的运输和释放。双层数学模型充分考虑了药物的溶解、扩散和与聚合物的相互作用。以柔红霉素和[Cu（TPMA）（Phenantroline）]（ClO_4）_2为模型药物，制备了具有良好包封能力的纳米胶囊。体外药物释放行为进行了研究，在不同的条件下，该系统被证明能够响应所选择的pH刺激，释放更大量的药物在酸性比在生理环境中。通过将数学模型的结果与我们的实验数据进行比较，我们能够确定最适合数据的模型参数值，并证明该模型能够描述手头的现象。所提出的方法可用于描述和预测各种药物释放系统的释放曲线。
2019-12-22 physics.bio-ph physics.med-ph
Carbon nanotube based biomedical agents for heating, temperature sensoring and drug delivery
碳纳米管由于其特殊的物理和化学性质，显示出作为生物医学试剂在细胞水平上用于加热、温度传感和药物递送的有希望的潜力。用定制的材料填充碳纳米管实现了纳米级容器，其中活性物质被保护碳壳包裹。我们描述了不同的合成路线，并显示碳纳米管的结构和磁性。特别是，磁性材料的填充提供了热疗应用的潜力，而NMR活性物质的插入允许用作标记物和传感器。碳纳米管的生物医学应用的潜力是突出的热疗研究，证明其适用于局部原位加热。此外，我们已经证明，通过碳包裹的纳米级温度计和填充抗癌药物的非侵入性温度控制是可能的。
2009-07-28 physics.bio-ph physics.med-ph
Mathematical models of drug delivery via a contact lens during wear
本文建立耦合一维扩散与房室模型的数学及计算模型，模拟药物洗脱隐形眼镜佩戴时的释放与眼内转运，并结合体外实验、大扩散极限解析解阐明机制与路径。
2024-02-07 cs.NA math.NA physics.bio-ph
Biohybrid Microrobots Based on Jellyfish Stinging Capsules and Janus Particles for In Vitro Deep-Tissue Drug Penetration
Tel-Aviv University（特拉维夫大学）；The Leon H. Charney School of Marine Sciences, University of Haifa（海法大学莱昂·H·查尼海洋科学学院）
本研究开发了一种由水母刺丝囊和Janus颗粒组成的生物混合微型机器人，通过磁场和电场控制实现靶向导航与药物加载，并在体外验证了其对深层组织的渗透和药物递送能力。
2024-11-01 cs.RO physics.bio-ph
Drug-delivery Ca-Mg silicate scaffolds encapsulated in PLGA
K. N. Toosi University of Technology（肯尼·托西理工大学）；Hamadan University of Medical Sciences（哈马丹医科大学）；Marquette University School of Dentistry（马凯特大学牙科学院）
本研究开发了具有骨组织再生和局部抗生素递送功能的双功能支架，通过泡沫复制品法制备了可生物降解的bredigite支架，负载万古霉素并封装在PLGA涂层中，优化了药物释放动力学和细胞相容性。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Immune response to functionalized mesoporous silica nanoparticles for targeted drug delivery
多功能介孔二氧化硅纳米粒子（MSN）因其在靶向给药方面的巨大潜力而引起了人们的广泛关注。对于未来的临床应用，解决安全性问题并了解这些纳米颗粒的潜在免疫毒性至关重要。在这项研究中，我们评估的生物相容性和功能的多功能MSN在新鲜分离的，原代小鼠免疫细胞。我们表明，功能化的二氧化硅纳米粒子被迅速和有效地采取了专门的抗原呈递细胞，如树突状细胞进入内体室。二氧化硅纳米颗粒显示出有利的毒性特征，并且在相关浓度下不影响来自脾的原代免疫细胞的活力。无载MSN在原代细胞中仅诱导非常低的免疫应答，如通过活化标志物的表面表达和促炎细胞因子如白细胞介素-6、-12和-1β的释放所确定的。相比之下，当具有pH响应性聚合物封端的表面官能化MSN装载有免疫活化药物，合成的Toll样受体7激动剂R848时，激发了强烈的免疫应答。因此，我们证明，MSN代表了一种有效的药物递送媒介物的原代免疫细胞，这是无毒和非炎症，这是一个先决条件，这些颗粒在生物医学应用中的使用。
2015-09-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Controlled drug delivery from chitosan-coated heparin-loaded nanopores anodically grown on nitinol shape-memory alloy
K. N. Toosi University of Technology（肯恩·托西理工大学）；Hamadan University of Medical Sciences（哈马丹医科大学）；Marquette University School of Dentistry（马凯特大学牙学院）
本研究通过电化学阳极化和壳聚糖包覆在硝酸盐合金上制备纳米孔，实现肝素的受控释放，用于心血管支架应用。
2026-01-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Magnetically-triggered Nanocomposite Membranes: a Versatile Platform for Triggered Drug Release
基于含有温敏纳米凝胶和超顺磁性纳米颗粒的纳米复合膜的药物递送装置已经被证明在施加（和去除）振荡磁场时提供可逆的开-关药物释放。可以通过设计纳米凝胶的相变温度、膜中纳米凝胶的负载和膜厚度来调节递送的药物剂量，从而允许在几个数量级的释放速率上递送药物。药物通过膜释放的零级动力学允许根据磁场的持续时间来调节来自特定装置的药物剂量。分子量在宽范围（500- 40，000 Da）内的药物可以通过相同的膜装置递送。膜到膜和周期到周期的再现性被证明，这表明这些膜的药物输送的一般效用。
2011-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph q-bio.SC
PEGylated Nano-Graphene Oxide for Delivery of Water Insoluble Cancer Drugs
众所周知，许多有效的芳香药物是不溶于水的，这阻碍了它们用于疾病治疗。在这项工作中，我们功能化纳米氧化石墨烯（NGO），一种新型的石墨材料，与支化聚乙二醇（PEG），以获得生物相容性NGO-PEG共轭稳定在各种生物溶液中，并使用它们连接疏水性芳香族分子，包括喜树碱（CPT）类似物，SN 38非共价通过π-π堆叠。所得的NGO-PEG-SN 38复合物表现出优异的水溶性，同时保持其与有机溶剂中的游离SN 38分子类似的高癌细胞杀伤效力。NGO-PEG-SN 38的功效远高于伊立替康（CPT-11），伊立替康是FDA批准的用于治疗结肠癌的水溶性SN 38前药。我们的研究结果表明，石墨烯是一类新型材料，有望用于生物应用，包括未来用各种芳香族低溶解度药物进行体内癌症治疗。
2008-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph q-bio.TO
A Miniaturized Device for Ultrafast On-demand Drug Release based on a Gigahertz Ultrasonic Resonator
Tianjin University（天津大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；German Cancer Research Center (DKFZ)（德国癌症研究中心）；Technical University Dresden（德累斯顿工业大学）
针对现有给药装置依赖被动扩散、释药慢且不可控的问题，研发了由千兆赫兹超声谐振器驱动的无线控制微型微流控释药装置，其阀响应快三个数量级，释药量可控，两周连续运行稳定，有望用于慢性病长期给药。
2024-03-05 cs.RO physics.bio-ph
The need for statistical physics in Africa: perspective and an illustration in drug delivery problems
本文通过原子级分子动力学模拟，展示卵磷脂纳米脂质可高效装载并递送难溶药物氯硝柳胺，且装载能力随卵磷脂浓度增加而增强，凸显其在非洲统计物理学应用中的前景。
2025-04-24 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Dendronized Mesoporous Silica Nanoparticles Provide an Internal Endosomal Escape Mechanism for Successful Cytosolic Drug Release
介孔二氧化硅纳米粒子（MSNs）作为一种多功能的药物传递载体，在基因和药物传递领域引起了越来越多的关注。在这里，我们描述了聚（酰胺基胺）（PAMAM）树枝官能化的MSN，满足可控的细胞内药物释放的关键先决条件。除了高负载能力之外，它们还提供1）低细胞毒性，显示对内皮细胞的代谢没有影响，2）由于受体介导的细胞摄取而特异性靶向癌细胞，3）氧化还原驱动的二硫键裂解，允许刺激响应性货物释放，以及最重要的是，4）基于PAMAM树突的高缓冲能力的特异性内部触发剂，以提供内体逃逸。
2015-10-20 physics.bio-ph
Smart Drug-Delivery Systems for Cancer Nanotherapy
本文综述癌症纳米治疗中的智能药物递送系统，重点分析带蛋白冠、可静脉给药并逃避免疫清除的靶向纳米颗粒，并讨论其挑战、临床试验与未来方向。
2024-01-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.bio-ph
Biophysical characterization of DNA origami nanostructures reveals inaccessibility to intercalation binding sites
药物分子嵌入通过自组装折纸形成的合成DNA纳米结构中已被假定为用于靶向药物递送的有价值的未来方法。这是由于合成DNA纳米结构的优异的生物相容性，以及灵活的可编程性的高潜力，包括容易的药物释放到靶细胞中或附近。这种有利的性质可以使得每个纳米结构载体能够高初始负载和有效释放可预测数量的药物分子，这对于安全和有效的药物剂量的有效递送以最小化远离靶细胞的非特异性释放是重要的。然而，基本的问题仍然是如何嵌入介导的加载取决于DNA载体结构。在这里，我们使用染料YOYO-1和吖啶橙与紧密堆积的2D DNA折纸瓦的相互作用作为一个简单的模型系统来研究嵌入介导的负载。我们采用了多种生物物理技术，包括单分子荧光显微镜，原子力显微镜，凝胶电泳和可控损伤，使用低温等离子体对合成DNA折纸样品。我们的研究结果表明，并非所有潜在的DNA结合位点都可用于染料嵌入，这对未来设计用于靶向药物递送的DNA纳米结构具有影响。
2019-11-16 physics.bio-ph
Numerical evaluation of spray position for improved nasal drug delivery
局部鼻内喷雾剂是人类鼻窦疾病最常用的处方治疗选择之一。然而，说明中的不一致和模糊性表明缺乏关于最佳喷雾使用技术的明确知识。在这项研究中，我们已经确定了一种新的非处方鼻喷雾剂的使用策略，与流行的喷雾技术相比，该策略在患病部位的局部给药方面平均改善了8倍。该协议涉及重新定向喷雾轴，以利用惯性运动的微粒，并已开发使用计算流体动力学模拟呼吸气流和液滴运输的医学成像为基础的数字模型。代表性模型中的模拟剂量通过使用伽马射线照相技术在3D打印解剖复制品中进行体外喷雾测量来验证。这项工作开辟了新的领域，提出了一种替代的用户友好的策略，可以显着提高局部交付内的人的鼻子。虽然这些发现最终可以转化为个性化的喷雾使用说明，因此值得改变鼻腔护理标准，但这项研究还表明，相对简单的工程分析工具可以彻底改变日常医疗保健。
2019-12-20 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Cyclic jetting enables microbubble-mediated drug delivery
针对微泡增强药物吸收机制不明的问题，本研究通过时间分辨侧视可视化揭示微秒超声驱动下单个微泡通过周期性微射流刺破细胞膜并诱导药物摄取，建立形成阈值，阐明其物理机制并提供安全应用标准。
2025-11-13 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Fabrication, drug delivery kinetics and cell viability assay of PLGA-coated vancomycin-loaded silicate porous microspheres
K. N. Toosi University of Technology（K.N.托伊西理工大学）；Arts et Metiers Institute of Technology, CNAM, PIMM, HESAM University（巴黎国立高等工艺学院，CNAM，PIMM，HESAM大学）；Arts et Metiers Institute of Technology, CNAM, LIFSE, HESAM University（巴黎国立高等工艺学院，CNAM，LIFSE，HESAM大学）
本研究开发了PLGA包覆的含万古霉素硅酸盐多孔微球，通过控制释放机制和生物相容性测试，验证其在骨组织工程中的应用潜力。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Nanodiamonds-induced effects on neuronal firing of mouse hippocampal microcircuits
荧光纳米金刚石（FND）是碳基纳米材料，可以有效地结合光学活性的光致发光中心，如氮空位复合物，从而使它们成为光学生物标记和药物递送剂的有前途的候选者。FND表现出明亮的荧光，没有光漂白，结合高摄取率和低细胞毒性。针对FNDs对神经元功能的干扰，本文研究了它们对培养的海马神经元的影响，监测整个网络的发育以及单个神经元的电生理特性。我们观察到，FND急剧降低抑制性（从1.81 Hz至0.86 Hz）和兴奋性（从1.61 Hz至0.68 Hz）的微小突触后电流的频率，并一致降低动作电位（AP）的放电频率（由36%），通过微电极阵列测量。相反，爆发同步被保留，以及自发抑制和兴奋事件的幅度。电流钳记录显示，与AP列车的高频率（快速尖峰）与神经元响应与列车的低频（慢尖峰）的神经元的比例是不变的，这表明FND施加了类似的行动神经元亚群。在单细胞水平，体细胞AP（“扭结”）的快速发作显着减少，在FND处理的神经元，这表明轴突和树突成分的贡献减少，同时保持神经元的兴奋性。
2018-03-02 physics.bio-ph q-bio.NC
Mixed cationic liposomes for brain delivery of drugs by the intranasal route: the acetylcholinesterase reactivator 2-PAM as encapsulated drug model
以L-α-磷脂酰胆碱和双十六烷基甲基羟乙基溴化铵（DHDHAB）为基础，设计了一种新型混合阳离子脂质体，用于克服鼻内途径的血脑屏障穿越。对DHDHAB的合成和自组装进行了研究。该化合物具有较低的临界缔合浓度（0.01 mM），对疏水性染料Orange OT具有良好的增溶性能，对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌（MIC= 7.8 μ g·mL-1）和蜡样芽孢杆菌（MIC=7.8 μg·mL-1）具有较好的抗菌活性，对人红细胞的溶血活性较低（<10%）。确定了室温下具有良好胶体稳定性的阳离子囊泡和混合脂质体的制备条件。鼻内给药的罗丹明B-负载的阳离子脂质体被证明，以增加生物利用度到大脑相比，静脉注射。以胆碱酯酶再激活剂2-PAM为模型药物，制备了阳离子脂质体。2-PAM阳离子脂质体具有较高的包封率（约90%）和流体动力学直径（接近100 nm）。鼻内给药的2-PAM负载的阳离子脂质体有效对抗对氧磷诱导的脑中乙酰胆碱酯酶抑制。2-PAM负载的脂质体重新激活12 +/- 1%的脑乙酰胆碱酯酶。这一令人鼓舞的结果打开了可能性，使用市售的带正电荷的肟在医疗对策对有机磷中毒的中央乙酰胆碱酯酶的重新激活，通过实施一种非侵入性的方法，通过“鼻-脑”的途径。
2018-08-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.med-ph
Genetically designed biomolecular capping system for mesoporous silica nanoparticles enables receptor-mediated cell uptake and controlled drug release
具有按需释放和靶向能力的有效和可控的药物递送系统在生物医学应用中受到了极大的关注。在这里，我们描述了一种新的酶为基础的帽系统介孔二氧化硅纳米粒子（MSN），直接结合了通过生物正交点击化学的靶向配体。加帽系统是基于芳基磺酰胺官能化的MSN和碳酸酐酶（CA）的pH响应性结合。含有降冰片烯部分的非天然氨基酸（UAA）通过基因整合到CA中。这种UAA允许位点特异性生物正交连接，甚至非常敏感的靶向配体，如叶酸和花生四烯酸。这导致特异性受体介导的细胞和干细胞摄取。我们证明了成功的交付和释放的化疗药物放线菌素D KB细胞。这种新颖的纳米载体概念为开发精确可控和高度模块化的治疗诊断系统提供了一个有前途的平台。
2015-10-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Numerical Simulation of Superparamagnetic Nanoparticle Motion in Blood Vessels for Magnetic Drug Delivery
建立了一个数值模型，研究了超顺磁性纳米粒子在磁场作用下在非牛顿血流中的运动。血液的流变特性由Carreau流动和粘度模型，并考虑了布朗运动和红细胞碰撞的随机效应。该模型与现有的数据进行了验证，并与实验结果吻合良好。磁性药物输送在各种血管的有效性进行了评估，发现是最成功的小动脉和毛细血管。一系列的磁场强度建模使用的条形磁铁和点偶极子的方程：它示出的条形磁铁是有效的，在有限的情况下，在捕获纳米粒子，而点偶极子是非常有效的条件范围内。进行参数研究以显示改变偶极矩、从磁体到血管的距离以及纳米颗粒的初始释放点的影响。从磁体到血管的距离被示出在确定纳米颗粒捕获率中起重要作用。发现最佳的初始释放位置位于毛细血管和小动脉中的肿瘤半径内，以防止在到达肿瘤之前快速扩散到血管的边缘，并且当使用条形磁体时靠近磁体的边缘。
2021-10-07 physics.bio-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Biocompatible carbon nitride-based light-driven microswimmer propulsion in biological and ionic media with responsive on-demand drug delivery
我们提出了二维有机聚（庚嗪酰亚胺）（PHI）氮化碳微粒作为光驱动的微游泳者在各种离子和生物介质。他们展示的高速（15-23 $μ$ m/s）游泳在浓度高达1 M的多组分离子溶液中，并且没有专用燃料，这是前所未有的，克服了以前光驱动微型游泳者的瓶颈之一。这种高离子耐受性归因于颗粒的纹理和结构纳米孔隙率与光离子性质之间的有利相互作用，促进了高盐度溶液中的离子相互作用。微泳者的生物相容性通过使用三种不同细胞类型和原代细胞的细胞活力测试来验证。游泳者的纳米孔装载有模型癌症药物多柔比星（DOX），具有高（185%）的装载效率而没有被动释放。据报道，药物控释在不同的pH条件下进行，并且也可以通过照明按需触发。使用PHI的固有的、环境敏感的和光诱导的电荷存储特性，在缺氧条件下证明了DOX及其活性降解产物的光触发的、增强的释放，这可以使未来在缺氧肿瘤区域中的治疗诊断应用成为可能。这些有机PHI微泳者同时解决了当前光驱动微泳者的高离子耐受性，生物介质中的无燃料高速推进，生物相容性和受控按需货物释放的挑战，以实现其生物医学，环境和其他潜在的未来应用。
2021-03-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Cytoskeleton-inspired, adaptive nanolipogels as superlubricating delivery vehicles
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
受细胞骨架启发，通过氢键和阳离子-π相互作用构建的纳米脂质凝胶（NLGs）在保持超低摩擦（摩擦系数低至10⁻⁴）的同时，实现药物递送和界面摩擦耗散的大幅降低，并能在高压下恢复润滑性能。
2026-06-19 physics.bio-ph
Drug release dynamics from a three-layer composite contact lens in the vial, eye wear with blinking, and blister pack settings
George Mason University（乔治梅森大学）
研究复合隐形眼镜药物释放动力学，构建含三个耦合偏微分方程层的模型，依据体内数据，模拟不同环境下药物累积释放曲线，研究设计特征对\(t_{50}\)的影响及泡罩包装储存问题，助医学人员理解递送机制与预测药物转运。
2026-07-08 physics.bio-ph
Clinically Ready Magnetic Microrobots for Targeted Therapies
Magnebotix AG（Magnebotix公司）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）；University of Thessaly（色萨利大学）；University of Barcelona（巴塞罗那大学）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高等教育学院）；Porto University（波尔图大学）；Fudan University（复旦大学）；Yiwu Research Institute of Fudan University（复旦大学义乌研究院）；University Hospital of Zurich（苏黎世大学医院）；University of Zurich（苏黎世大学）；University Children's Hospital Zurich（苏黎世大学儿童医院）；Kantonsspital Aarau AG（阿尔高州立医院）；University Hospital Zurich（苏黎世大学医院）
本研究提出一种临床级磁性微机器人系统，通过整合电磁导航、释放导管和可溶解胶囊，实现精准靶向药物输送，提高治疗效果。
2025-01-20 cond-mat.mtrl-sci cs.RO cs.SY
All-optical nanoscale heating and thermometry with resonant dielectric nanoparticles for photoinduced tumor treatment
全介电纳米光子学成为各种光学应用的通用工具，包括纳米测温和光学加热。它的一般概念包括在非等离子体纳米粒子中激发Mie共振。然而，共振介电纳米颗粒在药物递送应用中的潜力仍然没有完全实现。在此，光学共振介电氧化铁纳米颗粒（$α$ O $_3$ NP）用于用作药物递送平台的微容器的远程破裂。理论和实验证明，与先前使用的材料（例如贵金属和硅）相比，$α$ $_2$ O $_3$ NP在光-热能转换方面具有若干优点，这是由于有效光学加热的更宽光谱范围，以及在增强热敏拉曼信号方面。将嵌入通用药物载体（聚合物胶囊）壁中的$α$ $_2$ O $_3$ NP用于实验测定激光照射时胶囊破裂的局部温度（170 $^o$ C）.作为原理的证明，我们成功地显示了使用$α$-Fe $_2$ O $_3$ NP修饰的聚合物胶囊在降低的激光照射（4.0 $\times$ 10 $^4$ ~W/cm $^2$）下抗癌药物长春新碱的递送和远程释放.对两种主要细胞类型进行生物学测试：（i）癌细胞，作为恶性肿瘤的实例，和（ii）人干细胞，作为健康细胞的模型。所开发的由介电纳米颗粒修饰的聚合物胶囊组成的递送系统为远程药物释放和温度检测提供了多功能平台。
2019-06-13 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Competition of carrier bioresorption and drug release kinetics of vancomycin-loaded silicate macroporous microspheres to determine cell biocompatibility
Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology（材料科学与工程系，K. N. 托基理工大学）
研究万古霉素负载的硅酸盐多孔微球的载体生物吸收与药物释放动力学竞争，以评估其细胞生物相容性。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Collective guiding of acoustically propelled nano- and microparticles for medical applications
自推进纳米和微型器件最重要的潜在应用之一是靶向药物递送。为了实现这一点，需要能够被共同引导朝向患者体内的目标的生物相容性颗粒。声推进纳米和微粒构成了这样的生物相容性，人工能动颗粒的有前途的候选人。通过自推进纳米和微型装置进行靶向药物递送的主要剩余障碍是还实现可靠且生物相容的方法，用于将它们集体引导到它们的目标。在这里，我们提出了这样一种方法。正如我们通过计算机模拟所证实的，它允许通过结合空间和时间相关的声场和时间相关的磁场来远程引导大量的声学推进粒子到规定的目标。该方法的工作原理没有详细的知识粒子的位置和任意的初始粒子分布。有了这些功能，它铺平了道路，为未来的应用自推进粒子作为车辆的靶向药物输送在纳米医学。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Nanodiamond-based spatial-temporal deformation sensing for cell mechanics
针对传统AFM压痕法的不确定性及现有非局部形变传感无法用于活细胞的问题，开发了时空分辨的动态非局部形变传感方法，发现活细胞压痕响应中的表面张力效应，为相关力学与生物学研究奠定基础。
2024-08-20 physics.bio-ph quant-ph
New oil modified acrylic polymer for pH sensitive drug release: Experimental results and statistical analysis
我们报告的实验研究的结果，辅以详细的统计分析的实验数据，在开发一种更有效的控制方法，使用pH敏感的丙烯酸类聚合物的药物输送。用十二烷基蓖麻油构建了基于丙烯酸和脂肪酸的新型共聚物，并使用这种新方法制备了基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯酰胺的三元共聚物。用阶跃法研究了脂肪酸、丙烯酸共聚物和三元共聚物在酸、碱溶液中的吸水膨胀特性。抗生素药物头孢菌素和对乙酰氨基酚也已通过溶解掺入聚合物共混物中，并在细菌染色介质和缓冲溶液中评价抗生素药物的释放。我们的研究结果表明，对乙酰氨基酚的释放速率受pH因素的影响，也受聚合物共混物的性质。我们的实验数据后来进行了统计分析，以量化聚合物衰减率的相关聚合物溶剂的pH值密度的精确性质。聚合物衰减速率的时间演变表明从线性到严格非线性的显著过渡，这取决于所选样品是一般共聚物（线性）还是三元共聚物（非线性）。非线性数据外推技术已被用于在所有未来时间对保留的聚合物的重量百分比的变化进行概率预测，从而量化药物递送的新方法的功效程度。
2014-12-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Strategies for deliveries of anti-cancer drugs from perspectives of a measurement theory and an adsorption theory
本文基于光镊与原子力显微镜反演分析及NAO理论和晶格理论，提出增强排斥加速吸附和非特异性选择性吸附两种策略，以提高胶囊状抗癌药物向癌细胞的递送率。
2023-04-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.med-ph
Steric interactions between mobile ligands facilitate complete wrapping in passive endocytosis
受体介导的内吞作用是一种普遍存在的过程，通过该过程，细胞内化生物或合成的纳米级物体，包括病毒、单细胞寄生虫和用于药物或基因递送的纳米医学载体。在被动内吞作用中，细胞质膜包裹由配体-受体复合驱动的“入侵者”颗粒。通过理论和数值模拟，在这里，我们展示了如何装饰的自由扩散和非相互作用（理想）配体的粒子是显着更难以包装比那些配体是固定的或相互作用的空间。我们的模型合理化的摄取机制和入侵者的结构细节，如配体的大小，流动性和配体/受体亲和力之间的关系，提供了一个全面的图片病原体的内吞作用，并帮助合理设计有效的药物输送载体。
2018-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Modeling the diffusion-erosion crossover dynamics in drug release
提出了一个计算模型，研究药物释放系统中的侵蚀和扩散机制参与药物释放过程。我们的方法使我们能够通过参数$b$（$b_c = 1$）的值和Weibull函数上参数$τ$的缩放行为来分析估计这些机制之间的交叉点，$\exp[-(t/τ)^b]$用于调整药物文献中的药物释放数据。特征释放时间$τ$的大小依赖性的数值研究发现，它满足线性或二次标度关系的侵蚀或扩散制度。沿着交叉，特征时间尺度与在极端状态（{ \it，即}）上观察到的平均系数成比例。$τ\sim L^{3/2}$），我们表明，这一结果可以通过假设胶囊内的扩散系数的Arkenius关系解析推导。基于这些关系的特征释放的尺寸$L$和侵蚀率$κ$的唯象表达式提出，这可以是有用的预测交叉侵蚀率$κ_c$。我们将此关系应用于浸在蜡基质中释放对乙酰氨基酚的实验文献数据，并发现它们与我们的数值结果一致。
2023-02-06 cond-mat.stat-mech nlin.CG physics.bio-ph
