摘要：將藥物遞送至生物體的中樞神經系統（CNS）的一個最大阻礙就是由內皮細胞緊密連接而成的血腦屏障（BBB）。用斑馬魚模型來探討使用轉鐵蛋白結合的碳點(C-Dots)達到運送化合物穿過血腦屏障的可能性（下圖為CNS區域）。

研究表明，只有小于2％的小分子藥物可以穿過血腦屏障（BBB），而這些藥物通常都具有這樣兩個特點，一是分子量小于500 g/mol，二是具有高親脂性。而CNS疾病的治療藥物（大分子藥物或納米顆粒）能穿過血腦屏障的幾乎沒有，除非這些藥物或納米顆粒的表面被特異性修飾過。因為無法穿過血腦屏障充分遞送到治療部位，現在用于CNS疾病的療法仍然非常有限。

最近，一項在人腦癌細胞株（LN229和U87）上進行的體外研究表明，靶向轉鐵蛋白受體的金納米粒子可以使前體藥物進入腦膠質瘤細胞的線粒體中。在另一項研究（Jiang et al）中發現，除了運輸化合物穿過血腦屏障外，轉鐵蛋白結合的超順磁性氧化鐵納米粒子可由C6膠質瘤細胞內吞并能通過磁共振成像（MRI）被檢測到。因此，若能提供細胞或組織特異性的遞送途徑就可以達到更好的療效和更低的毒性。

碳點(C-Dots)是最新出現的直徑小于10納米的新型納米粒子，因其具有獨特的光學性質和在藥物遞送上的應用前景引起人們的廣泛關注。經過試驗，研究者們發現無毒的碳點能有效抑制水溶液中胰島素的原纖維形成，也能抑制β淀粉樣肽的原纖維形成。先前的研究已表明，抑制原纖維的形成能用在CNS相關疾病的治療上，包括阿爾茨海默氏癥和帕金森氏病。但是，要利用碳點達到對蛋白質纖維性顫動的抑制作用，首先需要其能夠穿越血腦屏障至中樞神經系統。

為了解決這個障礙，研究員們通過將人轉鐵蛋白結合到碳點上來幫助其穿越血腦屏障。以往的研究表明，斑馬魚血腦屏障大約在受精后3天（dpf）成熟，并且功能和結構與哺乳動物有高相似性。因此， 6 dpf的斑馬魚幼體是碳點運輸實驗研究的最佳選擇。經過實驗觀察證實，轉鐵蛋白共軛體系可以促進碳點進入中樞神經系統（下圖）。

通過將C-Dots或偶聯物通過靜脈注射到斑馬魚的心臟，進而觀測其是否能夠穿透血腦屏障到中樞神經系統。值得注意的是，這些碳點偶聯物注射到斑馬魚后幾乎沒有表現出細胞毒性，且無共軛的約5納米的顆粒不能有效地進入中樞神經系統（上圖）。解決了血腦屏障運輸問題，此類納米顆粒就可以在人類神經變性疾病治療中大放異彩。

Why zebrafish？：斑馬魚（Danio rerio）是一個相對復雜的脊椎動物物種，和人類具有高度的生理和遺傳同源性。它們還具有所有主要神經遞質、激素和受體，包括轉鐵蛋白。中樞神經系統發育和功能的高度保守性使斑馬魚模型不僅可以確定人類疾病基因，還可以在體內測試和開發新的治療藥物。

原文標題：Crossing the blood–brain–barrier with transferrin conjugated carbon dots: A zebrafish model study

原文來源：dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.05.007