介孔二氧化硅纳米微粒作为基因载体在肿瘤治疗领域的应用

介孔二氧化硅纳米微粒作为基因载体在肿瘤治疗领域的应用
【摘要】介孔二氧化硅纳米微粒（msns）具有独特的结构特征和
较好的生物相容性，在生物医学领域具有良好的应用潜力，其中最
广泛的应用就是msns作为药物或基因载体。本综述介绍了msns作
为药物或基因载体进行抗肿瘤治疗的最新研究进展，同时msns还
能减少抗肿瘤药物的毒副作用，进而改善治疗效果。
【关键词】介孔二氧化硅；纳米微粒；基因载体；肿瘤治疗
【中图分类号】r979.1【文献标识码】a【文章编号】1004-4949
（2013）08-260-02
1 简介
自20世纪70年代，“基因治疗”这一概念被提出以来，基因治
疗首先被应用于单基因遗传病的治疗，继之肿瘤的基因治疗很快也
成为研究的热点，被认为是继手术、放疗、化疗后第四类恶性肿瘤
治疗技术，显示了很好的前景和希望，但仍存在一些问题需要解决。
基因载体就是其中较突出的问题。如何找到一个高效、靶向，在体
内长循环的基因载体一直是各国科学家努力探索的重点和热点。
在体内，裸药物的生物利用度较差，而且细胞摄取效果不理想。
由于dna、sirna或mrna带负电荷使它们不容易被细胞内化，且生
物稳定性差，半衰期较短。若病毒作为基因转运载体，应该注意其
生物安全性。非病毒转运通过电穿孔，磁转染和声孔效应实现，但
这些方法都存在局限性，并且需要一种载体。
纳米颗粒具有表面效应、小尺寸效应等特性，同时具有很大的比
表面积，易与其他原子相结合而稳定。由于纳米颗粒的这些特点，
将纳米颗粒作为基因载体用于恶性肿瘤的基因治疗正在全面开展。
通过运用纳米载体进行全身给药，人们发现以dna、sirna或mrna
为基础的药物拥有良好的发展前景。
2 msn作为基因载体在肿瘤治疗中的应用
msns具有粒径分布窄，能够有效地保护运载基因直到靶位点，良
好的表面改性能够优化质粒吸附和释放等特性。一些报道关注于质
粒dna吸附于msns的微粒表面还是孔隙内部，相关体外实验仍在
进行。在许多msns作为基因载体的报道中，dna主要是吸附到阳离
子修饰的msns外表面。nel等[1，2]，将sirna 和dna吸附到pei
修饰的msns表面。n/p比达到10-100时，可以完全吸附。正如预
期那样，pei涂层的高正电荷密度有利于基因吸附，对照组粒子用
一种有机磷进行修饰，其对核酸的吸附能力远远低于pei。
提高基因的吸附能力可以使用两种方法，即优化吸附条件和增大
msns介孔孔径。gu等[3]证实了短的鲑鱼dna在特定条件下（盐酸
胍，2m，ph5）吸附到小孔隙msns（直径70nm 介孔孔径2.7nm），
最大载重量为121.6mgdna/gmsn，这一数值明显高于dna只吸附到
粒子外表面时的载重量值。msns对dna吸附能力受温度影响。在
t20 °c时，越来越多的dna 随温度升高而解吸。在1h内，接近
生理温度时观测到dna几乎完全解吸。在与鲑鱼dna吸附实验相同
的条件下，gu 等[4] 又进行了将sirna封装到msns介孔的研究，
但几乎没有观察到sirna吸附。在脱水条件下（66.7% 乙醇），无
论用n.c. sirna还是egfp sirna，sirna吸附结果均为13.5 mg
sirna/g msn（sirna均衡浓度80 μg/ml）。这一结果突出强调优
化亲水性药物吸附条件的重要性。在sirna均衡浓度为170 μg/ml
时，高达27.5 mg sirna/g msn几乎完全吸附在msns的介孔内。
为了包覆孔隙，25 kda pei吸附到msns。体外研究表明，困在
pei-msns介孔内的sirna可以有效地防止核酸酶降解。
增大msns介孔孔径同样能够提高基因的吸附能力。gao等[5]制
备了氨基改性的msns（粒径 70-300nm），粒子表面有许多孔径达
20nm的笼形介孔。在pbs缓冲液中，荧光素酶质粒dna吸附到msns，
粒子表面的氨基基团与带负电荷的dna相互作用，能够保护质粒dna
免受核酸酶降解。kim等[6]报道说，在pbs缓冲液中，荧光素酶质
粒dna可以吸附到高负载阿霉素的msns（粒径250nm 介孔孔径
23nm）。
3 前景展望
msn作为基因载体进行肿瘤治疗已取得较大进展，但仍存在很多
问题。相信随着技术的进步，针对肿瘤的组织学类型或其特定的基
因背景，可以诞生一系列优越的治疗系统，与传统的治疗手段相结
合，使人类能最终攻克肿瘤。
参考文献
[1]xia t，kovochich m，liong m，et al.polyethyleneimine
coating enhances the cellular uptake of mesoporous silica
nanoparticles and allows safe delivery of sirna and dna
con-structs [j].acs nano，2009，3 （10）：3273–3286.
[2]meng ha，liong m，xia t，et al.engineered design of
mesoporous silica nanoparticles to deliver doxorubicin and
p-glycoprotein sirna to overcome drug resistance in a cancer
cell line [j].acs nano，2010，4（8）：4539–4550.
[3]wang tt，chai f，fu q，et al..uniform hollow mesoporous
silica nanocages for drug delivery in vitro and in vivo for
liver cancer therapy [j].j mater chem，2011，21（14）：5299
–5306.
[4]li x，xie qr，zhang j，et al.the packaging of sirna within
the mesoporous structure of silica nanoparticles [j].
biomaterials ， 2011，32（35）：9546–9556.
[5]gao f，botella p，corma a，et al.monodispersed mesoporous
silica nanoparticles with very large pores for enhanced
adsorption and release of dna [j].j phys chem b，2009，113
（6）：1796-804.
[6]kim mh，na hk，kim yk，et al.facile synthesis of
monodispersed mesoporous silica nanoparticles with
ultralarge pores and their application in gene delivery [j].
acs nano，2011，5（5）：3568–3576.