纳米抗癌药物载体的研究进展
- 格式:pdf
- 大小:2.69 MB
- 文档页数:8
纳米抗肿瘤药物及其研究进展随着科技的不断进步,纳米技术在医学领域的应用越来越广泛,其中纳米抗肿瘤药物成为了研究热点。
纳米技术的应用能够提高药物的稳定性、增加药物的载荷量、优化药物的释放特性,从而提高肿瘤治疗的疗效和减少副作用。
本文将对纳米抗肿瘤药物及其研究进展进行探讨。
一、纳米抗肿瘤药物的发展历程纳米抗肿瘤药物起源于20世纪60年代,当时科学家首次将抗癌药物包裹在脂质体中用于抗癌治疗。
随着技术的不断进步,纳米药物的研究逐渐深入,研究人员不断尝试不同的纳米材料和药物载体,如聚乙二醇(PEG)修饰的纳米粒子、脂质体、聚合物纳米粒子等。
这些载体能够增加药物的靶向性和稳定性,降低药物在体内的代谢速率,从而提高药物的疗效。
1. 增强肿瘤靶向性:纳米载体可以通过被动靶向和主动靶向等方式将药物直接输送到肿瘤组织,减少对正常组织的损伤,提高药物的局部浓度。
2. 增加载荷量:通过纳米技术,药物可以更充分地载入载体中,从而提高药物的有效浓度,降低药物剂量和给药频率。
3. 改善药物释放特性:纳米载体能够控制药物的释放速率和途径,实现药物的持续释放,降低药物在体内的代谢速率,延长药物的作用时间。
4. 降低毒副作用:纳米载体可以减慢药物在体内的代谢速率,降低对正常组织的损伤,从而减少毒副作用。
1. 碳纳米管(CNTs)药物载体:碳纳米管具有良好的生物相容性和高强度的载荷能力,可以用于输送不同类型的抗肿瘤药物,如紫杉醇、多西紫杉醇等。
研究表明,基于碳纳米管的抗肿瘤药物可以有效提高药物的靶向性,增加药物的载荷量,并减少对正常组织的损伤。
2. 纳米脂质体药物载体:纳米脂质体是一种由脂质双分子层包裹的纳米级粒子,具有良好的生物相容性和高稳定性,可用于输送不同类型的水溶性和脂溶性抗肿瘤药物。
研究证实,基于纳米脂质体的抗肿瘤药物可提高药物的生物利用度和靶向性,从而提高药物的疗效。
3. 聚乙二醇修饰纳米颗粒(PEG-NPs):聚乙二醇修饰的纳米颗粒具有较长的血液循环时间和较高的细胞摄取效率,可用于输送不同类型的抗肿瘤药物。
纳米药载体在肿瘤靶向治疗中的应用现状和趋势随着临床医学的不断发展,肿瘤的治疗手段也得到了显著进展。
在过去,放疗和化疗是肿瘤治疗中的主要手段,但其存在的副作用和限制使得其应用受到限制。
近年来,随着纳米技术的不断发展,纳米药物成为了肿瘤治疗领域的新热点。
而纳米药物的关键在于其药物载体。
纳米药物通过利用多种载体将药物精确输送至病灶,可以大大提高药效,减少副作用。
本文将介绍纳米药载体在肿瘤靶向治疗中的应用现状和趋势。
一、纳米药物的优势纳米药物通过纳米技术制备而成,具有许多传统药物无法比拟的优势。
首先,纳米颗粒大小具有尺度效应。
纳米颗粒比普通药物小很多,能够更容易地渗透至肿瘤组织中,而不会被正常组织过滤掉。
其次,纳米药物具有良好的生物相容性和生物可分解性。
药物载体在体内不会引起免疫系统的攻击,从而不会被排斥。
最后,纳米药物具有特异性。
纳米药物可以通过特定的靶向分子选择性地与肿瘤细胞结合,实现对肿瘤组织的精确识别和定位。
二、纳米药载体的类型纳米药物的药物载体是纳米技术中的关键技术之一,不同类型的药物载体对纳米药物的性质和应用具有重要影响。
当前,常见的纳米药物载体主要包括脂质体、蛋白质纳米粒子、聚合物纳米粒子、金属纳米粒子、碳纳米管等。
1、脂质体脂质体是一种由磷脂和胆固醇等组成的微小球形结构,可用于携带各种药物。
脂质体具有尺度效应和良好的生物相容性,能够稳定地携带药物并减少药物的毒性。
同时,脂质体能够通过改变其表面组分实现对靶向分子的选择性结合,因此在靶向治疗中具有广阔的应用前景。
2、蛋白质纳米粒子蛋白质纳米粒子是由蛋白质自组装形成的一种纳米粒子。
这种载体具有良好的生物相容性和生物可分解性,且在体内不会引起免疫系统的攻击。
除此之外,蛋白质纳米粒子还具有天然的靶向性质,可以通过特定靶向分子识别肿瘤细胞并实现精确的靶向治疗效果。
3、聚合物纳米粒子聚合物纳米粒子是由多种合成材料组成的一种纳米粒子,其在靶向治疗中也具有广泛的应用。
纳米药物载体在医药领域应用的研究进展纳米药物载体是一种能够将药物分子包覆在其表面,并且能够将药物有效地输送到目标组织或细胞中的微纳米尺度材料。
在医药领域,纳米药物载体被广泛研究和应用,以解决传统药物的生物利用度低、药物作用时间短的问题。
本文将介绍近年来纳米药物载体在医药领域的研究进展。
脂质体是一种常用的有机纳米载体,其结构类似于细胞膜,能够有效地包裹药物分子,并且具有高度的生物相容性和可控性释放性能。
研究人员通过改变脂质体的组成、表面修饰以及尺寸等参数,可以调控药物的释放速率和靶向性,实现药物的精确输送。
例如,研究人员利用脂质体作为载体,成功地将疏水性药物包裹在其内部,并且通过改变脂质体的表面功能基团,使其能够选择性地靶向癌细胞,实现抗肿瘤药物的靶向治疗。
聚合物纳米粒子是一种具有高度可调性和多功能性的有机纳米载体。
研究人员通过调控聚合物的组成、结构以及分子量等参数,可以获得不同形状、尺寸和表面性质的纳米粒子。
聚合物纳米粒子既可以作为药物载体,还可以作为靶向剂、成像剂甚至治疗剂来使用。
例如,研究人员利用聚合物纳米粒子包裹了抗癌药物,并且通过表面修饰使其能够选择性地在肿瘤细胞表面释放药物,实现了肿瘤治疗的精确靶向。
金属纳米材料是一种常用的无机纳米载体,其特殊的光学、电学和磁性等性质使其具有广泛的应用前景。
研究人员利用金属纳米材料作为载体,可以实现药物的光热联合治疗、光动力治疗以及放射性治疗等。
例如,研究人员利用金属纳米粒子以及其表面修饰的抗体,成功地实现了免疫检测和治疗的一体化。
无机氧化物纳米材料是近年来备受关注的无机纳米载体,其具有良好的生物相容性、化学稳定性以及控制释放性能。
研究人员利用无机氧化物纳米材料作为载体,可以实现药物的缓释、靶向性和光热治疗等。
例如,研究人员发现,通过改变氧化钛纳米材料的尺寸和形状,可以调控其在人体内的行为,从而实现肿瘤诊疗的一体化。
总的来说,纳米药物载体在医药领域具有广阔的应用前景。
纳米抗肿瘤药物及其研究进展纳米抗肿瘤药物是指以纳米技术为基础,将药物粒径控制在纳米尺度的药物制剂。
相较于传统的药物制剂,纳米抗肿瘤药物具有更高的药物负荷量、优良的药物释放动力学特性以及更好的针对性。
这些特点使得纳米抗肿瘤药物在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。
以下是一些纳米抗肿瘤药物及其研究进展的例子。
1. 纳米脂质体药物载体:纳米脂质体是一种由人工合成的磷脂双层包裹的药物载体,具有较小的粒度和良好的稳定性,可用于输送肿瘤治疗药物。
文献报道了一种利用纳米脂质体输送顺铂(一种常用的抗肿瘤药物)的方法,该方法通过调节脂质体的成分和药物的包封率,实现了顺铂的高负荷量输送和减少了非肿瘤组织的毒性。
2. 纳米金属颗粒药物载体:纳米金属颗粒是一种应用最广泛的纳米药物载体。
纳米金属颗粒可以作为基于光热效应的抗肿瘤治疗药物载体。
研究者们利用纳米金颗粒在近红外光下的光热转换特性,将其用于肿瘤热疗。
在此方法中,纳米金颗粒被注入到肿瘤细胞中,然后通过激发近红外光,使颗粒发热,并破坏肿瘤细胞。
该方法具有高效和可控性的特点。
3. 肽类纳米药物载体:肽类纳米药物载体是利用肽分子的特异性靶向性质,来改善肿瘤药物的输送效果。
一种名为Arg-Gly-Asp(RGD)的短肽被发现可以高度特异性地结合于肿瘤细胞表面的整合素受体,这为研究人员设计并合成了一类RGD修饰的纳米载体。
这些载体在输送抗肿瘤药物时,可以通过与肿瘤细胞表面的整合素受体结合,实现对肿瘤细胞的高度针对性。
纳米抗肿瘤药物在肿瘤治疗领域具有广泛的应用前景。
通过纳米技术,研究人员可以精确地控制药物的释放动力学特性,并提高药物的载荷量。
通过利用纳米载体的靶向性质,可以提高药物的针对性。
尽管在药物设计和合成方面取得了显著进展,纳米抗肿瘤药物仍然面临一些挑战,例如生产工艺复杂、价格昂贵以及未来需要进行更多的临床研究证明其效果和安全性。
对纳米抗肿瘤药物的进一步研究和发展具有重要意义。
纳米抗肿瘤药物及其研究进展随着医学科技的不断进步,纳米技术在药物领域的应用也得到了广泛的关注。
纳米技术可以将药物粒子缩小到纳米级别,使药物能够更好地靶向肿瘤细胞,提高药物的生物利用度和降低副作用。
纳米抗肿瘤药物成为当前肿瘤治疗领域的热点研究之一,为肿瘤治疗带来了新的希望。
一、纳米技术在抗肿瘤药物中的应用纳米技术将传统的抗肿瘤药物通过纳米尺度的技术转变为纳米颗粒,提高了药物的生物利用度。
将药物包裹在纳米颗粒中,可以使药物更容易穿过血脑屏障,集中于肿瘤组织,减少对正常组织的伤害。
纳米技术还可以通过改变药物的释放动力学,延长药物在体内的半衰期,提高药物在体内的稳定性,从而达到更好的治疗效果。
在临床应用上,纳米技术还可以提高患者对药物的耐受性,减少药物的毒副作用,改善患者的生活质量。
1. 脂质纳米载体脂质纳米载体是目前应用最为广泛的一种纳米抗肿瘤药物载体。
脂质纳米载体可以通过包裹药物的方式提高药物的稳定性和溶解度,使药物更容易渗入肿瘤细胞内。
脂质纳米载体还可以通过改变其粒径和表面电荷,实现对药物的控释,提高药物的药效和降低毒副作用。
近年来,一些新型的脂质纳米载体如固体脂质纳米颗粒(SLN)、脂质体(Liposome)、微乳(Microemulsion)等也逐渐得到了重视,并在肿瘤治疗领域取得了一些突破性的进展。
除了脂质纳米载体,蛋白质纳米载体也成为了近年来研究的热点之一。
相比于脂质纳米载体,蛋白质纳米载体更具有生物相容性和生物降解性,对人体的毒副作用更小,因此备受科研人员的关注。
蛋白质纳米载体常常是利用一些具有特定亲和性的蛋白质如白蛋白、珍珠素等作为药物的载体。
这些药物载体可以通过改变化学修饰或表面修饰来实现对药物的靶向输送,从而提高药物的靶向性和治疗效果。
3. 多功能复合纳米系统近年来,研究人员还着力开发多功能复合纳米系统来应对肿瘤的复杂性。
这种多功能复合纳米系统常常是将多种纳米技术如脂质纳米载体、蛋白质纳米载体等进行有机的组合,通过不同的机制共同作用于肿瘤组织,实现对肿瘤的多重攻击。
喜树碱类抗癌药物纳米制剂的研究进展喜树碱类抗癌药物是一类重要的抗癌药物,具有广泛的抗肿瘤活性。
由于其生物利用度低、毒副作用大等问题,限制了其在临床应用中的广泛使用。
近年来,纳米技术的发展为喜树碱类抗癌药物的纳米制剂研究提供了新的思路和方法。
本文将系统概述喜树碱类抗癌药物纳米制剂的研究进展,包括纳米载体材料的选择、制备方法、药物释放机制和体内体外的抗肿瘤效果等方面的进展,以期为喜树碱类抗癌药物的纳米制剂研究提供参考和借鉴。
一、纳米载体材料的选择纳米载体是纳米制剂的基础,不同的纳米载体对喜树碱类抗癌药物的包埋和释放有着不同的影响。
目前常用的纳米载体主要包括脂质体、聚合物纳米粒子、无机纳米材料等。
脂质体是最早应用于药物传递的纳米载体之一,其层状结构和亲脂性有利于喜树碱类药物的包埋和被肿瘤细胞摄取,从而增强药物的靶向性。
聚合物纳米粒子具有较好的生物相容性和可控释放性,可以通过改变聚合物的结构和性质来调控药物的释放速率和靶向性。
无机纳米材料如金属纳米颗粒、石墨烯等也被广泛应用于喜树碱类抗癌药物的纳米制剂中,其较大的比表面积和特殊的物理化学性质可以提高药物的载荷量和靶向性。
二、制备方法纳米制剂的制备方法对其性能有着重要的影响。
目前喜树碱类抗癌药物的纳米制剂的制备方法主要包括溶剂挥发法、乳化-溶剂挥发法、胶束法、反相微乳液法等。
溶剂挥发法是最简单的纳米粒子制备方法之一,可以直接将药物和纳米载体共溶于有机溶剂中,然后通过加入大量的水和挥发有机溶剂的方法来制备纳米制剂。
乳化-溶剂挥发法将药物和纳米载体通过乳化剂乳化后再进行溶剂挥发,可以制备具有较小粒径和较好稳定性的纳米制剂。
胶束法将药物和纳米载体通过表面活性剂形成的胶束结构来实现,具有较好的包埋率和控释性能。
反相微乳液法则通过温度、pH等条件来实现纳米制剂的制备,具有较好的可控释放性。
三、药物释放机制纳米制剂的药物释放机制对其在体内的抗肿瘤效果有着重要的影响。
目前喜树碱类抗癌药物的纳米制剂的药物释放机制主要包括被动靶向排放和刺激响应性释放。
㊀收稿日期:2022-11-06基金项目:辽宁省民生科技计划项目(2021JH2/10300067)ꎻ辽宁省教育厅2021年度科学研究经费项目(LJKZ0099)作者简介:陈立江(1969-)ꎬ女ꎬ湖南永州人ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ研究方向:药物新剂型及其机理.㊀∗通信作者:陈立江ꎬE ̄mail:chlj16@163.com.㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀㊀自然科学版第51卷㊀第1期㊀2024年JOURNALOFLIAONINGUNIVERSITYNaturalSciencesEditionVol.51㊀No.1㊀2024介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展陈立江∗ꎬ马㊀艳ꎬ潘㊀昊(辽宁大学药学院ꎬ辽宁沈阳110036)摘㊀要:介孔二氧化硅纳米粒在抗癌药物递送系统中被广泛应用ꎬ因其具有孔径可调控㊁表面易被修饰㊁亲水性较好㊁生物兼容性良好等优势被制备成纳米药物递送载体.本文将从介孔二氧化硅纳米粒的合成方法㊁机理㊁生物降解及其在抗癌药物递送系统中的应用等方面对其进行总结ꎬ希望能为其作为纳米药物递送载体的研究提供帮助.关键词:介孔二氧化硅ꎻ制备ꎻ应用ꎻ降解中图分类号:R944㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1000-5846(2024)01-0001-07ReviewsofMesoporousSilicaNanoparticlesastheApplicationofAnticancerDrugDeliveryCarriersCHENLi ̄jiang∗ꎬMAYanꎬPANHao(SchoolofPharmaceuticalSciencesꎬLiaoningUniversityꎬShenyang110036ꎬChina)Abstract:㊀Mesoporoussilicananoparticlesarewidelyusedinanticancerdrugdeliverysystemsandarepreparedasnanodrugdeliverycarriersbecauseoftheiradvantagesofadjustableporesizeꎬeasysurfacemodificationꎬgoodhydrophilicityꎬandhighbiocompatibility.Thisarticlewillsummarizethesynthesismethodꎬmechanismꎬbiodegradationandapplicationofmesoporoussilicananoparticlesinanticancerdrugdeliverysystemsꎬhopingtoprovidehelpfortheirresearchasnanodrugdeliverycarriers.Keywords:㊀mesoporoussilicananoparticlesꎻpreparationꎻapplicationꎻdegradation0㊀引言癌症是一类常见的恶性肿瘤ꎬ死亡率极高ꎬ已经困扰了人类几个世纪.到目前为止ꎬ人类与癌症㊀㊀之间的拉锯战仍在焦灼地进行ꎬ2020年全球新发癌症患者19292789人ꎬ死亡9958133人ꎬ死亡率高达51.6%ꎬ其中乳腺癌㊁肺癌㊁结直肠癌㊁前列腺癌㊁胃癌及肝癌等为主要病症[1].癌症的治疗一直都是全球关注的热点ꎬ目前较为常见的是以手术为 主 ㊁药物为 辅 的治疗手段ꎬ阿霉素㊁顺铂㊁紫杉醇等广谱抗癌药被广泛用于癌症的治疗ꎬ但其常规制剂多具有全身毒性较大㊁水溶性较差以及多药耐药等弊端[2-4].近年来ꎬ研究人员将抗癌药物制备成脂质体㊁纳米粒以及载药胶束等新型纳米制剂ꎬ可以改善药物的水溶性㊁降低药物毒副作用㊁增强药物作用效果[5-7].介孔二氧化硅纳米粒(MesoporoussilicananoparticlesꎬMSNs)是一种介孔型无机纳米材料ꎬ因其具有较高的药物负载能力㊁较大的比表面积㊁孔径均匀可调㊁表面易被修饰且生物兼容性良好等特点被广泛用作抗癌药物的递送载体[8-9].1㊀MSNs的制备1.1㊀MSNs的合成机理MSNs的合成机理尚未完全明确ꎬ目前比较受大众认可的包括液晶模板机理㊁协同作用机理和膨胀收缩机理.液晶模板机理(见图1)指先将表面活性剂分子分散在水中形成胶束ꎬ等待胶束自组装形成液晶模板再加入硅源(二氧化硅前驱体化合物)ꎬ使其水解形成二氧化硅(SiO2)附着在其表面并缩合ꎬ最后通过酸刻蚀或煅烧等手段除去表面活性剂分子ꎬ该机理适用于解释直径大于100nm的MSNs的形成过程[10].协同作用机理建立在液晶模板机理基础之上ꎬ该机理认为液晶相是在硅源加入后才开始形成的ꎬ硅源的水解产物促使液晶模板形成ꎬ液晶模板的前驱体促进硅源水解ꎬ二者是相互促进㊁互助共生的关系ꎬ该机理适用于解释表面活性剂浓度较低时MSNs的形成过程[11].膨胀收缩机理(见图2)是指表面活性剂分子先在水中形成椭圆体胶束ꎬ硅源在胶束的疏水核心中溶解ꎬ使胶束从椭圆体转变为球体ꎬ硅源水解将亲水单体释放到水环境中ꎬ带负电荷的单体通过静电吸引力将带正电的表面活性剂分子吸附到胶束表面ꎬ胶束收缩变小ꎬ邻近的胶束聚集ꎬ生长形成具有介孔结构的颗粒ꎬ该机理适用于解释直径小于20nm的MSNs的形成过程[12].图1㊀液晶模板机理示意图[10]图2㊀膨胀收缩机理示意图[12]1.2㊀MSNs的合成方法溶胶-凝胶㊁微波辅助合成以及水热合成法是药物递送系统中MSNs较为常见的制备方法.溶胶-凝胶法的合成过程是让硅源在含有表面活性剂的体系中水解缩合形成溶胶后再形成凝胶ꎬ反应条件温和ꎬ操作简便ꎬ且对实验器材要求较低ꎬ但反应时间稍长ꎬ是最为常用的合成方法[13].微波辅助合成法建立在溶胶-凝胶法基础之上ꎬ在形成前驱体凝胶后利用微波辐射进行加热ꎬ使之迅速结2㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2024年㊀㊀㊀㊀晶化ꎬ大量成核ꎬ具有反应迅速㊁产率更高等优点ꎬ但该法制备MSNs的孔径大小和结构的可调节性较小[14-15].水热合成法是指在酸性或碱性条件下ꎬ将表面活性剂与硅源混合后装入高压釜ꎬ经水热处理得到结晶ꎬ反应速度介于溶胶-凝胶法与微波辅助合成法之间ꎬ但该法制备的MSNs纯度较高ꎬ粒度易被控制ꎬ且分散性较好[16].依据MSNs的介孔结构特征可分为多个系列ꎬ其中MCM系列(包括MCM-41㊁MCM-48等)和SBA系列(包括SBA-15㊁SBA-16等)是药物递送系统中的常见应用类型[17].MCM系列等常以阳离子表面活性剂如十六烷基三甲基氯化铵等为模板剂ꎬSBA系列多数以非离子三嵌段共聚物如聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷等为模板剂ꎬ两个系列的MSNs在合成过程中均需加入适量的酸性或者碱性物质来调控反应条件ꎬ然后加入正硅酸乙酯或硅酸钠等硅源ꎬ待反应完成后进行后处理ꎬ最后通过煅烧或选择性刻蚀等方法除去模板剂ꎬ得到纯净的MSNs[18-19].1.3㊀MSNs的结构改造MSNs作为药物递送载体一直是比较热门的研究对象ꎬ根据不同的需求ꎬ可对MSNs的结构进行升级和改造.中空介孔二氧化硅纳米粒(HollowmesoporoussilicananoparticlesꎬHMSNs)内部的空腔结构使其具有更大的比表面积和更高的载药量ꎬ适用于封装各种客体分子[20].HMSNs的合成方法包括两种ꎬ可选用单模板自组装法ꎬ即将已合成的MSNs放入热水中孵化ꎬ使其内部的介孔硅层自动溶解ꎬ形成中空空腔.也可选用双模板法ꎬ先制备出一个内核模板ꎬ例如金纳米粒㊁SiO2纳米粒和聚乙烯微球等硬质模板或囊泡㊁乳液㊁胶束等软质模板ꎬ之后利用溶胶-凝胶法在其表面合成MSNsꎬ最后再除去内核模板和介孔壳中的模板剂以此获得HMSNs[21-22].MSNs的孔径介于2~50nm之间ꎬ可容纳小分子药物ꎬ但对于蛋白质㊁酶㊁核酸㊁抗体等生物大分子药物ꎬ传统孔径的MSNs就无法满足载药需求ꎬ可对其进行扩孔ꎬ提升其药物负载能力.在MSNs的合成过程中ꎬ可通过改变pH㊁温度或反应物配比等条件来调节MSNs的孔径大小ꎬ也可以通过直接模板法对MSNs进行扩孔ꎬ即以疏水链较长的表面活性剂为模板剂或添加孔隙膨胀剂ꎬ使其进入胶束中心的疏水部分ꎬ进而扩大孔径[23-24].此外ꎬ还可在MSNs合成后对其进行后处理ꎬ用复盐浸渍法或硫酸辅助水热法对MSNs进行扩孔[25-26].虽然大孔径的MSNs在载药能力上有所提高ꎬ但孔径提升的同时可能会影响其被细胞摄取的能力ꎬ且结构可能会出现坍塌.此外ꎬMSNs还被制备成棒状㊁褶皱状及树突状等多种形态ꎬ用于改善其药物装载㊁递送或释放等性能[27-29].图3㊀HMSNs的合成及载药示意图[30]2㊀MSNs的表面功能化及其在抗癌药物递送系统中的应用如图3所示ꎬMSNs的介孔结构有利于其负载药物ꎬ将药物包覆在其内部后一般会选择适当的材料对MSNs的介孔结构进行修饰ꎬ即对MSNs进行 堵孔 ꎬ防止药物在递送途中发生泄漏ꎬ无法到达治疗部位.由于MSNs的表面具有亲水性和电负性ꎬ通过对其表面的硅烷醇基团进行官能化ꎬ可使其成为具有功能性的药物递送载体ꎬ实现缓㊁控释放药物或者靶向病变部位释放药物等目的[30].目前ꎬ关于功能型MSNs的研究ꎬ较为常见的可大致分为3类ꎬ包括主动靶向型MSNs㊁刺激响应型MSNs以及膜包覆型MSNs.2.1㊀主动靶向型MSNsMSNs的粒径一般小于200nmꎬ因此载药的MSNs可借助高通透性和滞留(Enhanced3㊀第1期㊀㊀㊀陈立江ꎬ等:介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展㊀㊀permeabilityandretentionꎬEPR)效应实现药物在病变部位的蓄积ꎬ但这并不能促进肿瘤细胞对MSNs的选择性摄取.某些多糖㊁肽类及小分子受体等在肿瘤细胞表面会过度表达ꎬ通过物理吸附㊁静电结合或共价键偶联等方法将其配体修饰在MSNs表面ꎬ可将药物靶向递送至肿瘤部位ꎬ促进肿瘤细胞对载药MSNs的选择性吸收ꎬ降低药物对正常组织和细胞的毒副作用.Xu等[31]以聚多巴胺(PDA)改性的透明质酸(HA)修饰HMSNsꎬ成功制备了一种具有靶向和光热双重治疗作用的阿霉素(DOX)纳米制剂ꎬ在降低DOX全身毒性的同时ꎬ实现药物在肿瘤酸性微环境下的响应释放.Ghosh等[32]用3-羧基苯基硼酸和聚丙烯酸修饰MSNsꎬ用于递送4-异丙基苯甲醛ꎬ在小鼠乳腺癌模型中ꎬ表现出良好的体内抗肿瘤活性.Xu等[33]用叶酸(FA)和聚乙二醇(PEG)的共轭体修饰MSNsꎬ用于负载紫杉醇(PTX)ꎬ细胞实验结果表明ꎬFA修饰的MSNs能增强肝癌细胞对载药MSNs的摄取ꎬPEG的包覆可提高MSNs的生物兼容性ꎬ可显著改善紫杉醇的抗肿瘤效果.2.2㊀刺激响应型MSNs在肿瘤部位ꎬ肿瘤细胞的恶性增殖会导致肿瘤组织内部氧气供给不足ꎬ细胞进行无氧代谢ꎬ造成乳酸等酸性物质大量蓄积ꎬ导致肿瘤微环境整体呈现弱酸性[34].另外ꎬ相比于正常组织ꎬ肿瘤部位的谷胱甘肽(GSH)及某些生物酶的浓度较高ꎬ可根据该类特性设计刺激响应型药物递送载体ꎬ让修饰材料在特定的环境中降解ꎬ使药物尽可能地到达靶部位ꎬ防止药物在递送途中被提前释放[35-36].Wang等[37]以碳酸钙和脂质体双层膜包覆MSNsꎬ其中碳酸钙可在溶酶体内的酸性环境中分解ꎬ使溶酶体内部渗透压升高ꎬ破坏溶酶体结构ꎬ触发MSNs的溶酶体逃逸机制ꎬ同时以脂质体膜的包覆来增强纳米粒子的生物兼容性.Shin等[38]用HA修饰HMSNsꎬ引入二硫键形成HMSN SS HAꎬ用于负载DOXꎬ成功制备了一种可在高GSH浓度环境下响应释放药物的靶向制剂.除此之外ꎬ还可在MSNs中掺杂磁性氧化铁等纳米粒子ꎬ使其具有磁性响应功能[39]ꎬGao等[40]将四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒杂交到MSNs中ꎬ以FA为堵孔剂ꎬ成功制备了一种具有主动靶向和磁性响应效果的阿霉素纳米制剂ꎬ可用于磁共振成像(MagneticresonanceimagingꎬMRI)引导的放射治疗.2.3㊀膜包覆型MSNs外源性纳米粒子一般会具有免疫原性或毒性ꎬ进入人体后会被免疫系统识别并清除ꎬ使得大部分粒子都聚集在肝㊁脾等器官ꎬ无法到达肿瘤部位[41].为增强MSNs的生物兼容性ꎬ延长药物作用时间ꎬ可选择亲水性高分子材料PEG或聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(Poly(ethyleneglycol)methacrylateꎬPPEGMA)对MSNs的表面进行修饰ꎬ也可用磷脂双层膜对其进行包覆[42].脂质体的化学成分和双层结构与生物膜相似ꎬ可与生物环境高度相容ꎬ提高药物的递送效率ꎬ但脂质体难以完全模仿生物膜的复杂机制[43].近年来ꎬ 复合类药物载体 成了研究人员的关注热点ꎬ以生物膜包覆合成类药物载体ꎬ利用细胞间相互作用的特点ꎬ可增强肿瘤细胞对载药纳米粒子的摄入ꎬ降低免疫系统的抑制外排作用ꎬ提高药物的生物利用度[44].Zhang等[45]构建了一种多层纳米药物载体ꎬ以PDA包覆MSNs使其具有光热刺激响应性ꎬ以生物素包覆使其具有肿瘤细胞靶向性ꎬ最后以红细胞膜包覆增强其逃避免疫系统清除的能力ꎬ结果表明约21.39%的纳米粒在注射24h后仍可存在于血液循环系统.除红细胞膜外ꎬ细菌外膜及癌细胞膜等也被广泛用于 复合类药物载体 的制备.Wang等[46]以大肠杆菌的外膜囊泡包覆PDA修饰MSNsꎬ其中大肠杆菌的外膜囊泡可诱导免疫应答ꎬ借助中性粒细胞的吞噬作用和趋化作用来增强对肿瘤细胞的靶向性.此外ꎬXie等[47]以癌细胞膜包覆MSNsꎬ合成了一种可以逃避宿主免疫系统攻击且同时具有同源靶向能力的纳米颗粒ꎬ增强纳米粒子的细胞内化能力ꎬ提高药物的生物利用度.3㊀MSNs的降解MSNs的降解是一个水解过程ꎬ水性介质中的羟基与其表面的非桥联氧( Si O Si )发生4㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2024年㊀㊀㊀㊀亲核反应ꎬ使可溶性硅酸浸出.传统的MSNs需要几天时间才能完成体内降解ꎬ排出体外也需要几周的时间ꎬ这可能导致MSNs在人体内蓄积ꎬ从而暴露生物安全问题ꎬ因此ꎬ以MSNs为药物递送载体时需考虑其在人体内的降解能力[48].扩大孔径㊁增加MSNs的比表面积可以提升水分子与MSNs之间的接触概率ꎬ为水解反应提供更多的反应位点[49].有研究表明ꎬ将Mn2+㊁Ca2+㊁Zn2+㊁Fe3+及Sr2+等金属离子杂化到MSNs的骨架中ꎬ以M Si O(M为金属离子)结构替代MSNs中的Si O Si结构ꎬ利用M Si键在酸性或氧化还原条件下比Si O键更易断裂的性质ꎬ提高MSNs在生物体内的降解能力[50-53].此外ꎬ在MSNs表面引入硫基等有机基团ꎬ也能使MSNs在特定的内环境中依靠氧化还原反应或酶解反应发生降解[54].4㊀结论与展望MSNs作为抗癌药物的递送载体对药物具有较大的包容性ꎬ无论是亲水性药物还是疏水性药物ꎬ都可被包覆在MSNs的内部.此外ꎬMSNs允许多药负载ꎬ对于具有p糖蛋白外排作用或需要联合治疗的抗癌药物ꎬMSNs可允许其与p糖蛋白外排抑制剂或其他抗癌药物联合负载ꎬ增强药物的作用效果ꎬ提高其生物利用度.MSNs的合成对环境和条件的要求并不苛刻ꎬ合成原料较为常见且操作简便ꎬ在抗癌药物递送载体中占据重要席位.目前MSNs已经被广泛用于生物医学成像㊁癌症治疗㊁基因治疗以及疫苗开发等多个重点领域.需要注意的是ꎬ用于药物递送载体的MSNs需保持高度分散和稳定ꎬ若MSNs发生聚集ꎬ则会影响肿瘤细胞的摄取效率ꎬ因此除流体动力学尺寸外ꎬ分散系数和稳定性也可以作为其在合成过程中的考察指标.此外ꎬ关于MSNs的体内降解问题也尚未得到完全解决ꎬ虽然金属离子接枝可增强MSNs的降解性能ꎬ但人体只能控制微量的金属元素代谢ꎬ过量摄入会产生生物毒性.另外ꎬ对于 复合类药物载体 ꎬ生物膜的包覆则会涉及体内的免疫应答ꎬ与该类机制相关的研究相对来说还比较少见ꎬ若能将其研究透彻ꎬ那么以MSNs作为抗癌药物递送载体的制剂就会有更大的希望进入临床转化.参考文献:[1]㊀WorldCancerResearchFundInternational.Worldwidecancerdata[EB/OL].(2022-03-23)[2022-11-05].https://www.wcrf.org/cancer ̄trends/worldwide ̄cancer ̄data/.[2]㊀HaftcheshmehSMꎬJaafariMRꎬMashreghiMꎬetal.Liposomaldoxorubicintargetingmitochondria:Anovelformulationtoenhanceanti ̄tumoreffectsofDoxil?invitroandinvivo[J].JournalofDrugDeliveryScienceandTechnologyꎬ2021ꎬ62:102351.[3]㊀PavanSRꎬPrabhuA.Advancedcisplatinnanoformulationsastargeteddrugdeliveryplatformsforlungcarcinomatreatment:Areview[J].JournalofMaterialsScienceꎬ2022ꎬ57(34):16192-16227.[4]㊀翟瑞东ꎬ刘哲鹏ꎬ赵守进.口服紫杉醇制剂的研究进展[J].实用药物与临床ꎬ2022ꎬ25(1):92-96.[5]㊀OlusanyaTOBꎬHajAhmadRRꎬIbegbuDMꎬetal.Liposomaldrugdeliverysystemsandanticancerdrugs[J].Moleculesꎬ2018ꎬ23(4):907.[6]㊀JoMJꎬJinISꎬParkCWꎬetal.Revolutionizingtechnologiesofnanomicellesforcombinatorialanticancerdrugdelivery[J].ArchivesofPharmacalResearchꎬ2020ꎬ43(1):100-109.[7]㊀QiSSꎬSunJHꎬYuHHꎬetal.Co ̄deliverynanoparticlesofanti ̄cancerdrugsforimprovingchemotherapyefficacy[J].DrugDeliveryꎬ2017ꎬ24(1):1909-1926.[8]㊀刘梦瑶.紫杉醇和槲皮素共载功能性介孔二氧化硅纳米粒的构建及逆转乳腺癌多药耐药研究[D].济南:山东大学ꎬ2020.[9]㊀史巧ꎬ黄星月ꎬ吴凯ꎬ等.载姜黄素的介孔二氧化硅及中空介孔二氧化硅的制备及释药性能研究[J].中国药师ꎬ2021ꎬ24(7):209-214.[10]㊀NarayanRꎬNayakUYꎬRaichurAMꎬetal.Mesoporoussilicananoparticles:Acomprehensivereviewonsynthesis5㊀第1期㊀㊀㊀陈立江ꎬ等:介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展㊀㊀andrecentadvances[J].Pharmaceuticsꎬ2018ꎬ10(3):118.[11]㊀江悦.介孔氧化硅基药物缓释载体制备及性能研究[D].唐山:华北理工大学ꎬ2021.[12]㊀YiZFꎬDuméeLFꎬGarveyCJꎬetal.AnewinsightintogrowthmechanismandkineticsofmesoporoussilicananoparticlesbyinsitusmallangleX ̄rayscattering[J].Langmuirꎬ2015ꎬ31(30):8478-8487.[13]㊀KrishnanVꎬVenkatasubbuGDꎬKalaivaniT.Investigationofhemolysisandantibacterialanalysisofcurcumin ̄loadedmesoporousSiO2nanoparticles[J].AppliedNanoscienceꎬ2023ꎬ13(1):811-818.[14]㊀GolezaniASꎬFatehASꎬMehrabiHA.SynthesisandcharacterizationofsilicamesoporousmaterialproducedbyhydrothermalcontinuespHadjustingpathway[J].ProgressinNaturalScience:MaterialsInternationalꎬ2016ꎬ26(4):411-414.[15]㊀DeyRꎬSamantaA.Microwave ̄synthesizedhigh ̄performancemesoporousSBA-15silicamaterialsforCO2capture[J].KoreanJournalofChemicalEngineeringꎬ2020ꎬ37(11):1951-1962.[16]㊀KamarudinNHNꎬJalilAAꎬTriwahyonoSꎬetal.Variationofthecrystalgrowthofmesoporoussilicananoparticlesandtheevaluationtoibuprofenloadingandrelease[J].JournalofColloidandInterfaceScienceꎬ2014ꎬ421:6-13.[17]㊀李艳梅ꎬ张宇佳ꎬ陈明曦ꎬ等.介孔二氧化硅纳米粒作为药物载体研究进展[J].中国药剂学杂志ꎬ2021ꎬ19(2):52-60.[18]㊀TrendafilovaIꎬLazarovaHꎬChimshirovaRꎬetal.NovelkaempferoldeliverysystemsbasedonMg ̄containingMCM ̄41mesoporoussilicas[J].JournalofSolidStateChemistryꎬ2021ꎬ301:122323.[19]㊀HuYCꎬZhiZZꎬZhaoQFꎬetal.3Dcubicmesoporoussilicamicrosphereasacarrierforpoorlysolubledrugcarvedilol[J].MicroporousandMesoporousMaterialsꎬ2012ꎬ147(1):94-101.[20]㊀RahmanZUꎬWeiNꎬLiZXꎬetal.Preparationofhollowmesoporoussilicananospheres:Controllabletemplatesynthesisandtheirapplicationindrugdelivery[J].NewJournalofChemistryꎬ2017ꎬ41(23):14122-14129.[21]㊀LiYHꎬLiNꎬPanWꎬetal.Hollowmesoporoussilicananoparticleswithtunablestructuresforcontrolleddrugdelivery[J].ACSAppliedMaterials&Interfacesꎬ2017ꎬ9(3):2123-2129.[22]㊀SunSQꎬZhaoXYꎬChengMꎬetal.Facilepreparationofredox ̄responsivehollowmesoporoussilicaspheresfortheencapsulationandcontrolledreleaseofcorrosioninhibitors[J].ProgressinOrganicCoatingsꎬ2019ꎬ136:105302.[23]㊀曹渊ꎬ魏红娟ꎬ王晓.介孔材料的调孔方法及机理[J].材料导报ꎬ2010ꎬ24(11):27-31.[24]㊀孙蕊.介孔二氧化硅纳米粒子的制备及介孔结构调控的研究[D].沈阳:东北大学ꎬ2019.[25]㊀SunRꎬQiaoPCꎬWangZꎬetal.Monodispersedlarge ̄mesoporemesoporoussilicananoparticlesenabledbysulfuricacidassistedhydrothermalprocess[J].MicroporousandMesoporousMaterialsꎬ2021ꎬ317:111023.[26]㊀王平ꎬ朱以华ꎬ杨晓玲ꎬ等.介孔二氧化硅微球的扩孔及组装磁性纳米铁粒子[J].过程工程学报ꎬ2008ꎬ8(1):162-166.[27]㊀RahmaniSꎬDurandJOꎬCharnayCꎬetal.Synthesisofmesoporoussilicananoparticlesandnanorods:Applicationtodoxorubicindelivery[J].SolidStateSciencesꎬ2017ꎬ68:25-31.[28]㊀SoltaniRꎬMarjaniAꎬShirazianS.Novelmesoporouscrumpledpaper ̄likesilicaballs[J].MaterialsLettersꎬ2020ꎬ281:128230.[29]㊀AnWTꎬDefausSꎬAndreuDꎬetal.Invivosustainedreleaseofpeptidevaccinemediatedbydendriticmesoporoussilicananocarriers[J].FrontiersinImmunologyꎬ2021ꎬ12:684612.[30]㊀YanHJꎬYouYꎬLiXJꎬetal.PreparationofRGDpeptide/folateaciddouble ̄targetedmesoporoussilicananoparticlesanditsapplicationinhumanbreastcancerMCF ̄7cells[J].FrontiersinPharmacologyꎬ2020ꎬ11:898.[31]㊀XuQNꎬChangCꎬWangXLꎬetal.Aself ̄coatedhollowmesoporoussilicananoparticlefortumortargetingandchemo ̄photothermaltherapy[J].JournalofMaterialsScienceꎬ2022ꎬ57(10):6013-6025.[32]㊀GhoshSꎬKunduMꎬDuttaSꎬetal.Enhancementofanti ̄neoplasticeffectsofcuminaldehydeagainstbreastcancerviamesoporoussilicananoparticlebasedtargeteddrugdeliverysystem[J].LifeSciencesꎬ2022ꎬ298:120525.[33]㊀XuXYꎬWuCꎬBaiADꎬetal.Folate ̄functionalizedmesoporoussilicananoparticlesasalivertumor ̄targeteddrug6㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版2024年㊀㊀㊀㊀deliverysystemtoimprovetheantitumoreffectofpaclitaxel[J].JournalofNanomaterialsꎬ2017ꎬ2017:2069685.[34]㊀WorsleyCMꎬVealeRBꎬMayneES.Theacidictumourmicroenvironment:Manipulatingtheimmuneresponsetoelicitescape[J].HumanImmunologyꎬ2022ꎬ83(5):399-408.[35]㊀TangHXꎬChenDFꎬLiCQꎬetal.DualGSH ̄exhaustingsorafenibloadedmanganese ̄silicananodrugsforinducingtheferroptosisofhepatocellularcarcinomacells[J].InternationalJournalofPharmaceuticsꎬ2019ꎬ572:118782.[36]㊀Molinier ̄FrenkelVꎬCastellanoF.Immunosuppressiveenzymesinthetumormicroenvironment[J].FEBSLettersꎬ2017ꎬ591(19):3135-3157.[37]㊀WangYWꎬZhaoKꎬXieLYꎬetal.Constructionofcalciumcarbonate ̄liposomedual ̄filmcoatedmesoporoussilicaasadelayeddrugreleasesystemforantitumortherapy[J].ColloidsandSurfacesBꎬ2022ꎬ212:112357.[38]㊀ShinDꎬLeeSꎬJangHSꎬetal.Redox/pH ̄dualresponsivefunctionalhollowsilicananoparticlesforhyaluronicacid ̄guideddrugdelivery[J].JournalofIndustrialandEngineeringChemistryꎬ2022ꎬ108:72-80.[39]㊀PopovaMꎬKosevaNꎬTrendafilovaIꎬetal.DesignofPEG ̄modifiedmagneticnanoporoussilicabasedmiltefosinedeliverysystem:Experimentalandtheoreticalapproaches[J].MicroporousandMesoporousMaterialsꎬ2021ꎬ310:110664.[40]㊀GaoQꎬXieWSꎬWangYꎬetal.AtheranosticnanocompositesystembasedonradialmesoporoussilicahybridizedwithFe3O4nanoparticlesfortargetedmagneticfieldresponsivechemotherapyofbreastcancer[J].RSCAdvancesꎬ2018ꎬ8(8):4321-4328.[41]㊀马徵薇.生物膜包载的纳米药物传递系统在结肠癌治疗的研究[D].沈阳:辽宁大学ꎬ2019.[42]㊀ZhouZHꎬZhangRQꎬJiaGFꎬetal.ControlledreleaseofDOXmediatedbyglutathioneandpHdual ̄responsivehollowmesoporoussiliconcoatedwithpolydopaminegraftpoly(poly(ethyleneglycol)methacrylate)nanoparticlesforcancertherapy[J].JournaloftheTaiwanInstituteofChemicalEngineersꎬ2020ꎬ115:60-70.[43]㊀TanSWꎬWuTTꎬZhangDꎬetal.Cellorcellmembrane ̄baseddrugdeliverysystems[J].Theranosticsꎬ2015ꎬ5(8):863-881.[44]㊀石金燕.基于生物膜包裹的介孔二氧化硅载药纳米粒的构建与抗肿瘤活性研究[D].沈阳:辽宁大学ꎬ2021.[45]㊀ZhangYFꎬYueXYꎬYangSCꎬetal.Longcirculationandtumor ̄targetingbiomimeticnanoparticlesforefficientchemo/photothermalsynergistictherapy[J].JournalofMaterialsChemistry.Bꎬ2022ꎬ10(26):5035-5044.[46]㊀WangZYꎬShiJYꎬPanHꎬetal.Membrane ̄cloakedpolydopaminemodifiedmesoporoussilicananoparticlesforcancertherapy[J].Nanotechnologyꎬ2022ꎬ33(34):345101.[47]㊀XieWꎬDengWWꎬZanMHꎬetal.Cancercellmembranecamouflagednanoparticlestorealizestarvationtherapytogetherwithcheckpointblockadesforenhancingcancertherapy[J].ACSNanoꎬ2019ꎬ13(3):2849-2857.[48]㊀HuYꎬBaiSꎬWuXZꎬetal.Biodegradabilityofmesoporoussilicananoparticles[J].CeramicsInternationalꎬ2021ꎬ47(22):31031-31041.[49]㊀ParisJLꎬBaezaAꎬVallet ̄RegíM.Overcomingthestabilityꎬtoxicityꎬandbiodegradationchallengesoftumorstimuli ̄responsiveinorganicnanoparticlesfordeliveryofcancertherapeutics[J].ExpertOpiniononDrugDeliveryꎬ2019ꎬ16(10):1095-1112.[50]㊀WangXPꎬLiXꎬItoAꎬetal.Biodegradablemetalion ̄dopedmesoporoussilicananospheresstimulateanticancerTh1immuneresponseinvivo[J].ACSAppliedMaterials&Interfacesꎬ2017ꎬ9(50):43538-43544.[51]㊀WangLYꎬHuoMFꎬChenYꎬetal.Coordination ̄accelerated ironextraction enablesfastbiodegradationofmesoporoussilica ̄basedhollownanoparticles[J].AdvancedHealthcareMaterialsꎬ2017ꎬ6(22):1700720.[52]㊀LiXLꎬZhangXꎬZhaoYBꎬetal.FabricationofbiodegradableMn ̄dopedmesoporoussilicananoparticlesforpH/redoxdualresponsedrugdelivery[J].JournalofInorganicBiochemistryꎬ2020ꎬ202:110887.[53]㊀GuoXꎬShiHSꎬZhongWBꎬetal.Tuningbiodegradabilityandbiocompatibilityofmesoporoussilicananoparticlesbydopingstrontium[J].CeramicsInternationalꎬ2020ꎬ46(8):11762-11769.[54]㊀何芳.仿生空心介孔有机硅纳米载药系统的构建与抗肿瘤评价[D].沈阳:辽宁大学ꎬ2022.(责任编辑㊀郭兴华)7㊀第1期㊀㊀㊀陈立江ꎬ等:介孔二氧化硅纳米粒作为抗癌药物递送载体研究进展。
纳米药物与靶向治疗的研究进展随着医学技术的进步与人们对健康的关注度的不断提升,纳米药物与靶向治疗的研究引起了越来越多的关注。
纳米材料的小尺寸、高表面积与尺寸可控性使得纳米药物在肿瘤治疗等领域有了不同于传统药物的独特的优势。
靶向治疗则是指将药物作用于癌细胞特异性表面受体、分子靶点等,减轻病人的痛苦、提高治疗效果。
本文将介绍近几年纳米药物与靶向治疗的研究进展。
一、纳米药物的制备纳米材料经过改性可以使它们更适合药物载体的应用。
研究者对纳米粒子进行表面修饰以增强它们的生物相关性,从而在体内具有更好的稳定性和通透性。
其中最常见的修饰方法是聚乙二醇化(PEG)和细胞膜包被技术(CBP)。
PEG的引入可以减少药物的清除率,增加药物在体内的半衰期,延长药物的作用时间。
而CBP则是利用细胞膜来包覆纳米粒子,使其在药物传递中具有与人体更加相近的表面性质,避免机体免疫系统的攻击。
二、纳米药物的应用1. 抗癌治疗纳米药物在癌症治疗方面的研究是人们最为熟知的。
纳米颗粒可以通过靶向治疗作用于癌症细胞,同时也可以通过其他机制协同抗癌。
例如传统药物由于药物粘度的限制并不能到达它们应该治疗的部位,而纳米药物的尺寸可以使药物穿过血液-脑屏障,协同抗癌。
2. 造影剂纳米药物作为一种比其他物质更好的造影剂,被广泛应用于磁共振成像(MRI)和荧光成像等。
与光学材料不同,纳米材料可以增强医学成像的效果,同时也可以很好地在细胞水平上进行研究。
三、靶向治疗的原理靶向治疗是利用特定的抗体、多肽和小分子等物质作为靶向物,发掘癌细胞上相应的受体和分子靶点,达到准确治疗的目的。
靶向治疗是仅作用于有病细胞,不对正常细胞造成伤害的一种治疗方式,因此在治疗期间可以显著降低患者的痛苦。
靶向治疗常见与癌症的治疗,例如HER2阳性的乳腺癌、KRAS突变的结直肠癌等。
四、纳米药物与靶向治疗的结合由于纳米药物能够高效靶向并释放药物,抗癌治疗的效果也越来越重视。
近年来,新的纳米颗粒和靶向治疗方法被开发出来,以克服癌症治疗时面临的困难。
抗肿瘤抗体药物联合纳米载体递送系统的研发现状与未来趋势分析一、研究背景与意义1.1 抗肿瘤抗体药物的发展历程自从第一个单克隆抗体药物获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准以来,抗体药物在肿瘤治疗领域取得了显著进展。
这些药物通过靶向肿瘤细胞表面的特定抗原,能够精准地杀伤肿瘤细胞而尽量减少对正常细胞的伤害。
随着生物技术和免疫学研究的不断深入,越来越多的抗体药物被开发出来,并成功应用于多种癌症的治疗。
1.2 纳米载体递送系统的引入尽管抗体药物在治疗效果上表现出色,但它们在体内的分布、代谢和稳定性等方面仍面临诸多挑战。
纳米载体递送系统的出现为解决这些问题提供了新的思路。
纳米载体具有尺寸小、易于修饰、可提高药物稳定性和生物利用度等优点,能够有效改善抗体药物的药代动力学特性,实现更精准的靶向递送。
二、核心观点一:抗体药物与纳米载体的协同作用机制2.1 抗体药物的靶向性抗体药物的核心优势在于其高度特异性的靶向能力。
它们能够识别并结合到肿瘤细胞表面的特定抗原,从而实现对肿瘤细胞的精准打击。
这种靶向性不仅提高了药物的疗效,还减少了对正常细胞的毒副作用。
抗体药物在体内的分布受到多种因素的影响,如血管屏障、肿瘤微环境等,限制了其靶向能力的充分发挥。
2.2 纳米载体的递送优势纳米载体递送系统通过将抗体药物包裹或吸附在其表面,可以利用其独特的尺寸效应和表面性质来克服上述障碍。
纳米载体能够穿过血管壁进入肿瘤组织,并通过肿瘤组织的高通透性和滞留效应(EPR效应)实现在肿瘤部位的富集。
纳米载体还可以通过表面修饰来增强其与肿瘤细胞的亲和力,进一步提高药物的靶向递送效率。
2.3 协同作用机制的探讨抗体药物与纳米载体的结合并非简单的相加关系,而是产生了一种协同作用。
一方面,抗体药物为纳米载体提供了特异性的靶向信号,使其能够更准确地找到肿瘤细胞;另一方面,纳米载体则通过其独特的递送机制来克服抗体药物在体内的分布障碍,提高药物在肿瘤部位的浓度。
纳米抗癌药物载体的研究进展郑 楠,郑玉斌*(大连理工大学化工与环境生命学部高分子材料系辽宁省高分子科学与工程重点实验室,大连 116024)摘要:与传统抗癌药物相比,纳米抗癌药物载体具有可在体内实现长循环,于癌症组织处富集,在体内缓慢可控释放,药物利用率高,药效高,并且生物相容性与可降解性良好的优点。
目前已经实现包括纳米微粒、纳米胶束、树枝状大分子等多种结构的纳米抗癌药物载体的设计,选用的药物载体材料也涵盖多种聚酯以及蛋白质多肽等生物相容性良好的材料。
关键词:纳米抗癌药物载体;可控释放;生物相容性引言纳米技术作为一种新兴的科学技术,目前被广泛应用于医药领域,在纳米抗癌药物的研究中,发挥了巨大的作用[1]。
纳米药物载体尺寸通常在1~1000nm范围内[2],其基本制备方法是将抗癌药物通过包埋或者共价相连的方式与纳米级物质(如纳米颗粒、纳米微球、纳米凝胶等)结合,再通过载体表面靶向基团与癌症细胞表面进行特异性结合,实现对癌症细胞的特异性治疗[3]。
纳米药物载体按照结构分类可分为纳米微粒、纳米胶囊、纳米微球、纳米凝胶等;按照载体材料可分为脂质体纳米药物载体和高分子纳米药物载体[4]。
本文主要对不同材料的抗癌纳米药物载体进行概述,并详细介绍高分子纳米药物载体系统的研究进展。
1 常用抗癌症药物1 1 喜树碱喜树碱(Campto thecin,CPT),一种植物抗癌药物,从中国中南、西南分布的喜树中提取得到,通过体外研究发现了喜树碱的抗肿瘤活性。
1976年中国化学家已经成功人工合成消旋喜树碱。
结构如图1 1所示。
近年来,通过临床试验与研究,科学家发现,10-羟基喜树碱的抗癌活性超过喜树碱,目前,对于高效、低毒性的喜树碱衍生物的探索仍在继续[5]。
1 2 紫杉醇紫杉醇(Paclitax el),1963年美国化学家瓦尼(M.C.Wani)和沃尔(M onre E.Wall)首次从生长在美国西部大森林中称为太平洋杉的树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。
在筛选实验中,Wani和Wall 发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高活性,并开始分离这种活性成份。
由于该活性成份在植物中含量极低,直到1971年,他们才同杜克(Duke)大学的化学教授姆克法尔(Andr e T.M cPhail)合作,通过射线分析确定了该活性成份的化学结构 一种四环二萜化合物,并把它命名为紫杉醇[6]。
结构如图1 2所示。
1 3 阿霉素阿霉素(Doxo rubicin,ADM),一种抗肿瘤抗生素,可抑制RNA和DNA的合成,对RNA的抑制作收稿:2011-07-08;修回:2011-08-01;作者简介:郑楠(1988-),女,本科生;*通讯联系人:E-mail:zy bw l@.图1 1 喜树碱结构式F ig ur e 1 1 Structure for mula of Campt othecin 用最强,抗瘤谱较广,对多种肿瘤均有作用,属周期非特异性药物,对各种生长周期的肿瘤细胞都有杀灭作用[7]。
结构如图1 3所示。
2 早期抗癌药物载体的发展早期所采用的单纯的抗肿瘤药物在临床应用方面存在着诸多问题。
通常,抗癌药物在体内循环时,会在体内不同组织处富集[8],针对肿瘤组织的作用十分有限,在杀死肿瘤细胞同时往往也杀死了正常细胞,特别是增生相对旺盛的细胞(如骨髓细胞和小肠内皮细胞),毒副作用十分明显[9]。
这导致抗癌药物在治疗过程中药效差,毒性高。
为了克服这一缺点,实验与临床研究发现,将抗癌药物与合适的纳米药物载体系统相连,可以提高抗癌药物在体内运输时对癌症组织的靶向作用,显著提高药效;并且在体内缓慢释放,降低了药物的毒副作用[8~10]。
图1 2 紫杉醇结构式Fig ure 1 2 Str ucture fo rmula o f Paclitaxel 图1 3 阿霉素结构式F igur e 1 3 Structure for mula of Do xo rubicin3 纳米抗癌药物载体的筛选理想的纳米抗癌药物载体需具备以下特征:具有良好的生物相容性与生物可降解性,载体载药量大,载药效率高,纳米药物分子量分布窄,在体内可对癌症细胞靶向作用并且缓慢释放,降解后成分对人体无危害[11~15]。
4 基于脂质体的纳米抗癌药物载体早在40年前,纳米脂质体的概念被最先提出[16],纳米脂质体为磷脂双分子膜结构球形囊泡,可包裹亲疏水性物质,如小分子药物、蛋白质等。
层间和脂质体内核为水相,双分子膜间为油相[17]。
脂质体用作药物载体具有以下优点:(1)主要由天然磷脂和胆固醇组成,体内可降解,并且降解产物与人体相容;(2)可包埋两亲性药物,药物从脂质体中释放中无突释现象,药物持续时间长,药效高;(3)可以通过细胞内吞和融合作用,直接将药物送入癌症细胞内,也可在脂质体表面进行靶向基团功能化修饰,药物利用率高,可降低对其它组织的毒副作用[18~19]。
第一个得到美国食品药物管理局(FDA)批准的阿霉素纳米脂质体药物载体已成功用于卵巢肿瘤和和骨髓瘤额的治疗。
目前,已有多种基于纳米脂质体的抗癌药物运输载体被研制,并得到FDA 的批准,在临床医疗中得以应用[2]。
基于脂质体的药物载体包括脂质体微粒、固体脂质体微球等,与最初研制的脂质体微粒相比,固体脂质纳米微球具有毒性更低,载药量更高,生物稳定性更好等特点[20]。
尽管脂质体纳米药物载体在极大程度上改善了抗癌药物作用于体内的药效,对肿瘤细胞具有靶向定位,在体内缓慢释放,为抗癌药物在临床治疗方面奠定了基础。
但是,脂质体药物载体也存在着自身的局限。
如稳定性差、载药效率低、药物易渗漏、易在体内沉降富集、储存期短、组织靶向性差和易被网状内皮系统(RES)迅速清除等[21]。
5 高分子纳米药物载体系统由于可用作药物载体的物质必须具有良好的生物相容性与生物可降解性,聚乳酸及其衍生物作为一种优良的材料,目前被广泛研究,用于高分子纳米药物载体的设计制备[22]。
目前,人们已经成功研制尺寸在1~1000nm的多种形态的高分子纳米药物如高分子纳米微球、高分子纳米凝胶、高分子蛋白复合物、高分子纳米囊泡、树枝状大分子载体等[23~30]。
如图2所示。
图2 高分子纳米微粒药物载体F igure2 Po ly meric nano medicine car rier6 高分子-蛋白质复合物纳米药物载体近年来,由于蛋白质及多肽良好的生物相容性与生物可降解性,以此为材料设计合成纳米药物载体的发展十分迅速。
目前,已有超过500种此类型的生物制药被研制[31]是由于蛋白质、多肽存在体内免疫特性、不稳定、易被蛋白酶水解,体内循环时间短、溶解性低等缺点,科学家设计采用将蛋白质与亲水性聚合物结合的方式来克服其存在的缺点。
通过对多肽或蛋白质中的氨基酸序列进行调控,可以有效地降低其在体内的免疫特性。
通过与亲水性聚合物相复合的方式可以有效地保护蛋白质在体内不被蛋白酶降解,延长其在体内的循环时间,增强其在体内的溶解性、稳定性。
早在20世纪70年代初,科学家已经提出采用与亲水性聚合物相连的方式来设计纳米药物载体。
起初用作亲水性聚合物的物质为葡聚糖,但后来,Dav is 提出采用聚乙二醇(PEG)作为良好的亲水性聚合物对蛋白质纳米药物进行表面修饰,此发现极大地推动了纳米药物载体的研究,目前,绝大多数的抗癌药物载体仍在采用聚乙二醇修饰的方式[32~33]。
图3 聚乙二醇结构F ig ur e 3 Str ucture of PEG 聚乙二醇的结构如图3所示,分子链末端具有两个羟基基团,具有良好的水溶性。
同时,聚乙二醇难降解、无毒性、无免疫特性的优点可以有效地保护蛋白质多肽不被网状内皮系统(RES)清除[34]。
7 聚合物胶束纳米药物载体高分子纳米药物载体可以在在全身用药后于肿瘤组织处富集,但是,其尺寸、亲疏水性以及表面特性均会影响其在体内的分布。
目前,主要限制高分子纳米药物载体全身用药的因素为其在体内可以被网状内皮系统(RES)特异性吸收,体内循环时间短。
如何能实现高分子纳米药物载体在体内的长循环具有重大意义[35]。
两亲性嵌段共聚物是指分子中同时具有亲水链段和疏水链段的聚合物,其能够在体内通过自组装过程形成内核疏水、外壳亲水的核-壳型纳米聚合物胶束结构[36],如图4所示。
研究表明,聚合物胶束中亲水性的壳层(通常为聚乙二醇PEG)可以有效地保护位于核层的疏水性抗癌药物,延长其在体内的循环时间,避免药物在体内被RES 特异性清除,阻止其在肺部等其它健康组织器官处得富集[37~40]。
目前,已有多种两亲性嵌段共聚物被设计合成聚合物胶束纳米药物载体,如PEG -b -PLGA 、PEG -b -PLA 、PEG -b -poly ester 、PEG -b -PCL 、PEG -b -pAsp 、PEG -b -pGlu 等,丰富多彩的两亲性嵌段共聚物被广泛用于阿霉素、紫杉醇、喜树碱等抗癌药物的纳米载体制备[41~43]。
图4 聚合物胶束Figure 4 Po ly meric micelles7 1 PEG 修饰的多肽-药物载体Kataoka 首先提出采用聚乙二醇修饰的天冬氨酸(PEG -b -pAsp)与阿霉素的聚合物胶束作为纳米药物载体,此聚乙二醇多肽胶束直径约为15~60nm [44]。
MacKay 与Chen 共同研究制备了具有复杂的氨基酸序列的多肽链,与阿霉素相复合,通过体内自组装形成两亲性嵌段纳米药物载体如图5所示[49]。
7 2 PEG -聚酯胶束纳米药物载体除了多肽之外,具有良好生物相容性与生物可降解性的聚酯也可用作纳米胶束的疏水性壳层嵌段。
通常使用的聚酯有聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)以及PLA -PGA 共聚物等[45~48]。
目前,已经有多种此类载体通过FDA 批准进入临床应用[50]。
由于此类聚酯没有丰富的官能化基团,早期图5 多肽-阿霉素纳米药物载体结构Fig ure5 Str uctur e o f po ly peptide-Dox o nanomedicine car rier通常采用物理包封的方法将抗癌药物掺杂在胶束的核层部分。
Cheng采用化学方法将喜树碱、紫杉醇、阿霉素等抗癌药物连到聚酯末端,载药效率可达99%以上,载药量为35 9%[51]。
如图6所示。
图6 喜树碱引发的聚乳酸可控开环聚合体系纳米药物载体系统F ig ur e6 Paclitax e-l initiated,contro lled polymer ization of L actide for theformulation of nanomedicine car rier ystem此方法采用含氮三甲基硅(N-TM S)为催化剂,抗癌药物为引发剂,引发丙交酯进行可控开环聚合,合成的聚合物具有一定分子量,并且分布窄,可以实现在体内的可控缓释[52~27]。