电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的初步探究

摘要
近年来，以纳米颗粒为药物载体的药物控释系统在肿瘤治疗中显示出巨大潜能，比如介孔硅纳米颗粒、上转换纳米颗粒、金纳米颗粒、纳米级高分子胶束等，受到科学界的广泛关注。

然而，鉴于其本身存在生物相容性差、毒副作用大、尺寸不均一、包裹药物易泄露等缺点，亟需研发新的药物控释系统。

为解决上述问题，我们设计并制备了一种pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统，简写为HMSNs-DMA-CS。

该体系以纳米中空介孔硅为药物载体，2,3-二甲基马来酸酐改性壳聚糖为封堵剂。

其中，纳米中空介孔硅具有高比表面积和孔容积、均一可调的尺寸、表面易于功能化修饰等特点，因而被选用作加载模式药物DOX的载体；另外，壳聚糖具有优良的生物相容性，可被生物有机体内的溶菌酶代谢降解。

动态光散射分析表明HMSNs-DMA-CS纳米颗粒在生理pH 7.4的血清中颗粒尺寸稳定，Zeta电位分析表明其表面呈负电荷。

然而，当该药控系统处于模拟肿瘤微环境pH 6.5的弱酸性条件下，HMSNs-DMA-CS纳米颗粒尺寸明显下降，其表面由负电荷反转呈正电荷，有利于该系统在肿瘤部位原位释放药物。

为了进一步验证HMSNs-DMA-CS纳米颗粒用于药物控释的可行性，我们利用肝肿瘤细胞HepG2作为模型，将装载DOX的HMSNs-DMA-CS纳米颗粒与肝肿瘤细胞HepG2共孵育。

当处于pH 7.4的生理环境时，激光共聚焦显微观察和流式细胞分析表明肝肿瘤细胞HepG2对载药HMSNs-DMA-CS纳米颗粒的胞吞量较少；然而，当处于pH 6.5的微酸环境时，肝肿瘤细胞HepG2对载药HMSNs-DMA-CS 纳米颗粒的胞吞量明显增加。

纳米颗粒主要分布在肝肿瘤细胞HepG2的细胞质中，并诱导大量肝肿瘤细胞HepG2凋亡。

关键词：电荷反转，pH响应性，2,3-二甲基马来酸酐改性壳聚糖，纳米中空介孔硅，药物控释系统
ABSTRACT
In recent years, nanoparticles based controlled drug release systems demonstrated great potential for tumor therapy, for instance, mesoporous silica nanoparticles, upconversion nanoparticles, gold nanoparticles and polymer micelle nanoparticales etc, which attracting scientists much attentions. However, these systems suffered some drawbacks, such as poor biocompatibility, severe toxic side effects, lack of dimesion uniformity, easy to leak drug during circulation etc. Thus, it is urgent to develop new controlled drug release system.
To address above problems, we designed and fabricated one kind of pH responsive charge-conversional controlled drug release system, which employing hollow mesoporous silica nanoparticles as drug carrier and 2,3-dimethyl maleic anhydride modified chitosan as plugging agent, denoting as HMSNs-DMA-CS. Hollow mesoporous silica nanoparticles have relatively high pore volume and surface area, homogeneous and tunable size, and easy to be surface functionalization, which were used as carriers to load doxorubicin (DOX). Chitosan has excellent biocompatibility and could be degraded by lysozyme in a host. Dynamic light scattering analysis showed that the particle sizes of HMSNs-DMA-CS remained stable under physiological serum condition of pH 7.4. Zeta potential analysis showed that the nanoparticles were negatively charged. Nevertheless, when exposing the system to acid condition pH 6.5 ,mimicking tumor microenvironment, the particle sizes of HMSNs-DMA-CS dramatically decreased and their surface charges were conversed from negative to positive, which would be beneficial for in situ drug release at the tumor site.
In order to validate the feasibility of the HMSNs-DMA-CS nanoparticles for controlled drug release, we employed HepG2 cell model, and co-incubated them with DOX loading HMSNs-DMA-CS nanoparticles (HMSNs-DMA-CS@DOX). Confocal laser scanning microscopy observation and flow cytometry analysis showed that HMSNs-DMA-CS@DOX nanoparticles could be endocytosed much more by HepG2 cells under weak acid condition of pH 6.5. HMSNs-DMA-CS nanoparticles were mainly distributed in cytoplasm and could efficiently induce tomor cells apoptosis.
Keyword: charge-conversion, pH-response, 2,3-dimethyl maleic anhydride modified chitosan, hollow mesoporous silica nanoparticles, drug delivery system
目录
中文摘要 (I)
英文摘要 (I)
1 绪论 (1)
1.1纳米材料在生物工程领域的应用 (1)
1.2 基于纳米材料的纳米药物控释系统的发展 (1)
1.3基于纳米材料的纳米药物控释系统在肿瘤治疗中的应用 (2)
1.3.1 无机纳米材料 (4)
1.3.2 高分子纳米材料 (8)
1.3.3 复合纳米材料 (11)
1.4 设计思路和研究内容 (12)
1.4.1 设计思路 (12)
1.4.2 研究内容 (13)
2 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的制备与表征 (14)
2.1 引言 (14)
2.2 实验材料 (14)
2.2.1 主要试剂 (14)
2.2.2 主要仪器 (15)
2.3 实验方法 (16)
2.3.1 纳米中空介孔硅的合成 (16)
2.3.2 纳米中空介孔硅的TEM电镜表征 (16)
2.3.3 2, 3-二甲基马来酸酐改性壳聚糖（CS-DMA）的合成 (16)
2.3.4 2,3-二甲基马来酸酐改性壳聚糖的表征 (16)
2.3.5 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的构建 (17)
2.3.6 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的表征 (17)
2.3.7 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统药物装载量的测定 (17)
2.3.8 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的药物释放效率测定 (18)
2.4 实验结果及讨论 (18)
2.4.1 2,3-二甲基马来酸酐改性壳聚糖的表征分析 (18)
2.4.2 改性前后的壳聚糖、HMSNs 和HMSNs-DMA-CS的Zeta电位分析 (20)
2.4.3 HMSNs和HMSNs-DMA-CS的扫描、透射电镜表征及粒径分布检测 (21)
2.4.4 HMSNs-DMA-CS纳米颗粒的pH响应性电荷反转表征 (23)
2.4.5 HMSNs-DMA-CS在加血清PBS中的稳定性 (25)
2.4.6 HMSNs-DMA-CS纳米颗粒的载药量检测 (27)
2.4.7 HMSNs-DMA-CS纳米颗粒的热重分析 (28)
2.4.8 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的释放特性 (29)
2.5 本章小结 (31)
3 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统抑制体外肝肿瘤细胞HepG2生长的生物学评价 (33)
3.1 引言 (33)
3.2 实验材料 (33)
3.2.1 实验细胞 (33)
3.2.2 主要试剂 (33)
3.2.3 主要仪器设备 (33)
3.3 实验内容 (34)
3.3.1肝肿瘤细胞HepG2的体外培养 (34)
3.3.2人正常肝细胞L-O2的体外培养 (34)
3.3.3 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的细胞毒性检测 (34)
3.3.4激光共聚焦观察肝肿瘤细胞HepG2在不同pH环境下对装载FITC电荷反转纳米
中空介孔硅药物控释系统的内吞情况 (35)
3.3.5激光共聚焦观察装载DOX电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统对肝肿瘤细胞
HepG2在不同pH环境下诱导其凋亡的程度 (36)
3.3.6 细胞流式仪定量统计细胞凋亡状况 (36)
3.4 实验结果与讨论 (37)
3.4.1 pH响应性电荷反转纳米中空介孔硅药物控释系统的细胞毒性检测 (37)
3.4.2激光共聚焦显微镜观察肝肿瘤细胞HepG2吞噬电荷反转纳米中空介孔硅
HMSNs-DMA-CS的效率 (41)
3.4.3装载DOX电荷反转纳米中空介孔硅HMSNs-DMA-CS@DOX在不同pH环境下
对肝肿瘤细胞HepG2诱导的凋亡统计 (43)
3.4.4 细胞流式仪定量统计细胞凋亡状况 (44)
3.5 本章小结 (46)
4 实验结论及有待深入研究的内容 (47)
致谢 (48)
参考文献 (49)
1 绪论
1.1纳米材料在生物工程领域的应用
纳米材料，其定义为在三维空间中，至少有一维处于纳米尺寸（0.1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。

由于纳米材料的合成工艺不断完善，各种各样的新型纳米材料被人们合成和研究，使其在传统化学化工[1]、生态环境治理[2]、生物工程[3]等领域得到普遍应用。

在这里，我们主要针对纳米材料在生物工程领域的应用进行阐述。

按照纳米材料本身的性质分类，可以分为无机纳米材料、高分子纳米材料和复合纳米材料。

典型的无机纳米材料包括陶瓷纳米材料、微孔纳米二氧化硅和碳纳米材料。

陶瓷纳米材料的韧性、硬度、强度和超塑性都比传统陶瓷材料高，主要用于人工器官制造和临床应用。

微孔纳米二氧化硅可以用作药物控释系统的载体，功能性分子吸附剂和微孔反应器。

碳纳米材料在生物工程领域应用也非常广泛，例如利用其高效吸附特性，可以用于血液的净化，吸附清除某种特定的成分或病毒。

纳米高分子材料在生物工程领域的应用涉及免疫分析、药物控释系统载体等方面。

纳米复合材料包括无机/有机、无机/无机、陶瓷/陶瓷、金属/陶瓷等复合纳米材料等，其中部分复合纳米材料已经应用在药物控释系统载体、生物成像等生物工程领域。

经过科技工作者夜以继日的不懈努力，许多具有良好生物相容性的材料已经进入了临床实验阶段，更有的已通过美国食品监督管理局（FDA）认证。

在此，我们主要针对纳米材料作为药物载体对药物控制释放的应用进行阐述。

1.2 基于纳米材料的纳米药物控释系统的发展
纳米颗粒不但可以穿过组织间隙被细胞摄取、还可以通过人体微小的毛细血管、穿过血脑屏障，此外，一些纳米颗粒还具有靶向、缓释、高效、低毒并可实现口服、静脉注射以及敷贴等多种给药途径等优势，因此使其在药物控释方面具有非常广阔的应用前景。

近年来，以功能化纳米颗粒为药物载体的药物控释系统受到科学界的广泛关注，如功能化的介孔硅纳米颗粒、上转换纳米颗粒、金纳米颗粒、纳米级高分子胶束等等。

以上所述的载药纳米颗粒药物控释系统在治疗一些传统的疑难杂症(骨质疏松、心血管疾病、肺结核、恶性肿瘤等等) 方面显现出了其独特的优势。

如Ding课题组对热响应性凝胶包裹利拉鲁肽的药物控释治疗糖尿病进行了研究[4]。

糖尿病的治疗需要具有长时间药物控制释放能力的纳米颗粒。

该课题组利用聚乙二醇（PEG）/聚酯共聚物作为药物控释系统负载利拉鲁肽药物。

PEG/聚酯共聚物可溶于水，其水溶液会随着温度的变化实现溶胶到凝胶的改变。

在室温下PEG/聚酯共聚物为溶胶，可注入小鼠体内，在小鼠体温条件下，其可在原位形成凝胶，其包裹的药物可持续释放一个星期。

在上述这些很难根治的疾病中，恶性肿瘤是最令人头痛并且望而生畏的疾病。

根据美国癌症学会（ACS）发布的2016年癌症统计数据显示，仅美国有1685210例癌症新发病例，595690例癌症患者死亡。

因此，开发以纳米材料作为药物载体以实现对肿瘤药物控释的策略十分必要。

1.3基于纳米材料的纳米药物控释系统在肿瘤治疗中的应用
与单纯的化学用药不同，载药纳米颗粒有很多优点，比如可以经过血液循环进入毛细血管，实现细胞靶向，可以减少药剂用量，从而降低药物副作用，同时延长药物消除半衰期，达到对药物的可控释放等。

然而，并非所有纳米材料都可作为药物载体，作为药物载体的纳米材料需要具备良好的生物相容性，合成相对容易，表面易被功能化修饰，水溶性较好且不易聚集等特性。

基于上述苛刻条件，使得用于药物释放的纳米材料如此“多娇”，引得许多学者为其“竞折腰”。

为了使应用在肿瘤治疗领域中的纳米颗粒药物控释系统更加智能化，利用肿瘤微环境与正常组织的差异，如pH、低氧、过表达的酶，设计出用于载药的纳米颗粒。

一般情况下，在载药纳米颗粒的设计中都涉及到肿瘤的靶向问题。

纳米颗粒的靶向种类主要可以分为被动靶向和主动靶向两种靶向方式。

被动靶向过程，主要是指通过纳米颗粒在参与机体血液循环的过程中，通过对流和扩散渗透进入肿瘤间质和肿瘤细胞。

载药纳米颗粒参与机体循环的过程中，要突破重重障碍才能到达肿瘤部位。

被动靶向中有一个有名的效应理论——EPR 效应。

利用肿瘤细胞新生成的血管的结构缺陷，例如周皮细胞缺陷、大量分裂生长的内皮细胞以及异常基底膜的出现等，使得肿瘤内部新生成的血管的渗透性增强，使得肿瘤内部对载药纳米颗粒的渗透和吸收得到强化，与此同时，由于恶性肿瘤的生长致使淋巴回流机制失调，载药纳米颗粒在肿瘤部位可以停留相当长的时间，上述两方面因素同时提高了肿瘤细胞对载药纳米颗粒的胞吞效率，该现象称为EPR效应[5]。

研究表明，小于200nm的纳米颗粒更容易通过EPR效应实现肿瘤富集[6-10]。

主动靶向过程，主要是依据某些受体分子在肿瘤组织血管内皮或肿瘤细胞表面特异性的过量表达，同样的受体在正常细胞或正常组织中表达很少或不表达，因而可以将具有特异性的靶向配体通过共价键接枝到纳米载药颗粒表面，使其与肿瘤组织血管内皮或肿瘤细胞表面过量表达的受体结合，提高对纳米载药颗粒的胞吞效率[11]。

目前被人们发现的肿瘤细胞受体有叶酸受体[12]、转铁蛋白受体[13]、
特异糖蛋白受体[14]和表皮生长因子受体[15]。

目前，以Folkman为代表的学者认为如果可以将肿瘤内部血管的内皮细胞破坏，使得其氧气和营养供应不足，就可以使肿瘤的生长受到抑制甚至可以诱导肿瘤细胞凋亡[16]。

各种各样的肿瘤血管内皮细胞的靶向位点被陆续报道, 例如靶向αvβ3整合蛋白受体[17]、VEGF（血管内皮生长因子受体）。

然而，2016年Henke课题组对此提出了质疑[18]，他们认为抗血管内皮生长因子（anti-VEGF）药物会导致肿瘤血管系统的表型改变和突变。

临床表明并非所有的患者都可从抗肿瘤血管增生中获益。

肿瘤血管的减少会导致药物释放量的不足，从而导致治疗的失败。

抗肿瘤血管增生治疗会直接导致细胞外基质（EMC）成分的沉淀和赖氨酰氧化酶的高度表达。

致密的高度交联的ECM阻碍了药物的透过，但是对赖氨酰氧化酶的药理学的抑制可以增强药物的释放。

为了确保载药纳米颗粒在机体内血液循环过程中药物不会提前释放或意外泄露，并在病灶部位最大限度地释放药物。

因此，要赋予载药纳米颗粒刺激响应性释放的特性“开关”。

这种特异性开关主要分为两类；一类是受肿瘤微环境自身信号（pH、酶、Redox等）调控，另一类是受外界因素（光、电、磁场等）调控。

对肿瘤微环境“开关”而言，由于肿瘤细胞代谢活动旺盛，因此需氧量非常大，以至于使得肿瘤细胞处于严重缺氧状态，从而进行无氧糖酵解，生成大量的乳酸，与此同时，由于肿瘤内部以及周围异常的血管系统无法及时的将代谢产物代谢掉，使得恶性肿瘤部位的微环境呈微酸性[19,20]。

由此，研究人员受肿瘤微环境该特性的启发，设计并合成了pH响应性的“开关”，如Liu课题组设计合成了CS-DM-Agm纳米载药胶束。

由于肿瘤细胞会过量表达一些特异性酶，因此根据肿瘤细胞这一特性设计了酶响应的“开关”。

如我们课题组以介孔硅纳米颗粒为药物载体，在介孔硅表面修饰MMP-2刺激响应性的聚合多肽，胎牛血清蛋白作为封堵物。

实验表明，所构建的纳米药物释放系统对MMP-2很敏感，可以导致介孔硅纳米颗粒表面的多肽链断裂，胎牛血清蛋白与介孔硅纳米颗粒分离，装载的药物被释放，进而抑制肿瘤细胞增殖并诱导其凋亡[21]。

由于肿瘤细胞内会产生过量的具有还原性物质的前体，如谷胱甘肽。

研究人员利用此特性设计了还原响应性“开关”。

如我们课题组将介孔硅纳米颗粒作为模式药物的载体，颗粒的表面通过共价键连接二硫键，β-环糊精为封堵物，乳糖酸为靶向分子，设计合成了还原响应性纳米中空介孔硅药物控释系统[22]。

对外源控制“开关”而言，外部环境诸多因素都可被利用来控制药物释放。

通过调节外界温度，从而控制载药纳米颗粒的药物释放。

许多聚合物具有较低的临界转换温度，因此可利用其合成具有温度响应性的纳米药物控释系统。

当温度高于高分子聚合物转换温度时，纳米颗粒被熔化，药物得到释放，反之，温度低
于高分子聚合物转换温度时，纳米级药物控释系统不会受影响，药物不会被释放。

Zhou课题组设计合成了普朗尼克F127-聚乳酸高分子聚合物胶束，在胶束表面通过共价键接枝叶酸分子，同时负载模式药物阿霉素[23]。

与在37℃时阿霉素释放量相比，40℃时，由于胶束中温度响应性片段收缩，导致阿霉素释放量大量增加。

研究者受磁性纳米颗粒用于磁共振成像的启发，通过外部磁场的作用，使得磁性载药纳米颗粒被诱导至肿瘤部位，在交变磁场环境下，磁性载药纳米颗粒会发热，对肿瘤细胞进行“烧灼”。

如，Baeza课题组以介孔硅作为纳米壳层，磁性氧化铁为核，这样的核壳结构可以装载药物，以具有温度响应性的聚乙烯亚胺-b-异丙烯丙烯酰胺聚合物作为封堵物[24]。

由于光响应性高分子聚合物在特定波长的照射下，其分子构象会发生改变，研究者从中受到启发，合成了具有光响应性的载药纳米颗粒。

例如在紫外光照射下，芘基-甲酯发生断裂，疏水和亲水性发生转变，使得高分子聚合物胶束得到降解[25]。

在1.1小节的论述中，我们把纳米材料分为无机纳米材料、高分子纳米材料和复合纳米材料。

下面我们就对这三类纳米材料作为药物载体在肿瘤治疗中的应用分类阐述。

1.3.1 无机纳米材料
无机纳米颗粒具有特殊的理化性质，可作为药物载体用于肿瘤的治疗。

常规化疗由于无靶向性，无法实现药物的定点释放，很容易导致药物在正常组织部位积累，产生毒副作用。

与化疗、放疗相比，以无机纳米颗粒作为药物的载体可以实现药物的靶向运输并且达到控制药物释放的效果。

随着时间的推移，人们对无机纳米颗粒的研究越发深入，学者们陆续报道了各种各样的无机纳米颗粒，比如以碳元素为基础合成的石墨烯纳米颗粒，以硅元素为基础合成的一系列硅纳米颗粒[26-29]，以铁元素为基础合成的磁性四氧化三铁/三氧化二铁纳米颗粒[30,31]，以金元素为基础合成的金纳米颗粒[32]，以及由镧系锕系中的稀土元素为基础制备的上转换纳米颗粒等[33-36]。

Cui 课题组研究了利用电力控制纳米复合物的药物释放，这种纳米复合物是将氧化石墨烯置于导电高分子支架上而制得。

如图1.1所示，纳米混合片层装载地塞米松抗炎药。

该系统表现出很好的电学特性，当施加电场时，药物呈线性释放，药物的释放量可以通过调节电压的大小来控制[37]。

Kannan 课题组通过一个系统装载多种药物协同治疗具有很好的效果。

他们研究了托泊替康和槲皮素在介孔硅纳米载体的装载下的治疗效果。

介孔硅的空隙用于装载托泊替康，外面包裹聚丙烯-壳聚糖，其内负外正的电荷特性促使其与槲皮素结合。

之后在外面接枝精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸的多肽，可促进肿瘤细胞对颗粒的摄入，通过整联蛋白受体，在酸性条件下壳聚糖和聚丙氨酸分离，从而导致药物的释放[38]。

图1.1 GO/PPy 纳米复合物装载药物和释放药物的示意图。

（a）已载药的GO/PPy-DEX 纳米混合物。

（b）电响应GO/PPy-DEX 纳米混合物的药物释放。

高分子骨架带正电荷，GO、DEX带负电荷，二者通过正负电荷吸引组装在一起，对其施加电压时，高分子骨架呈中性，
药物DEX得到释放[37]
Figure 1.1 Drug loading into and release from the GO/PPy nanocompote. Schematic representation of the (a) GO/PPy-DEX nanocomposite and (b) DEX release from the GO/PPy nanocomposite in response to electrical stimulation. During synthesis, positive charges form on the growing polymer backbone and are balanced by anions, such as DEX and GO molecules, present in the deposition solution. Reduction of the nanocomposite with voltage stimulation elicits release of small, mobile drugmolecules as the polymer backbone neutralizer [37]
图1.2 具有pH响应性的MSN-NH2@ TPT和CPMSNs@ TPT@QT纳米颗粒在生理环境pH
(7.4)、肿瘤环境pH (6.0)、溶酶体环境pH (5.0)的药物释放示意图[38]
Figure 1.2 Schematic representation of pH-dependent drug release profile of TPT loaded MSN-NH2 andCPMSNs were examined under the physiological pH (7.4) and tumor environmental pH (6.0) and endo/lysosomal pH (5.0) at 37 °C (A,B) [38]
Khizroev课题组研究了用电磁纳米颗粒（MENs）控制药物释放[39]。

MENs纳米颗粒具有以CoFe2O4为核，BaTiO3为壳的核壳结构。

如图1.3所示，他们利用MENs纳米颗粒和药物在加载电场时的反应以及载药的MENs纳米颗粒和细胞在加载电场时的反应。

MENs纳米颗粒可在细胞中识别出肿瘤细胞，这是由于其细胞膜表面的电特性。

肿瘤细胞的细胞膜只需要很小的电场就可使其电穿孔。

加载电磁场，增加了MENs纳米颗粒的靶向释放效率，由于非零系数α的存在，电磁场极化了MENs纳米颗粒的电偶极p，同时增加了其表面的电负性，肿瘤细胞的细胞膜在磁场作用下电容会暂时升高，从而使得MENs纳米颗粒靶向细胞。

当载有紫杉醇的MENs纳米颗粒附着在肿瘤细胞表面时，由于纳米电穿孔效应，使其进入肿瘤细胞。

而正常细胞电穿孔的临界点高于肿瘤细胞，只要施加适当磁场，正常细胞可避免电穿孔。

Lythgoe课题组设计合成了一种二十烷-超顺磁氧化铁纳米颗粒作为包裹凝胶药物的载体，在磁性和高温条件下，纳米颗粒受热融化，而且纳米颗粒可用于CT和核磁共振成像[40]。

图1.3 装载紫杉醇的MENs纳米颗粒在电磁场控制下通过毛细血管药物释放的示意图[39] Figure 1.3 Illustration of a field-controlled targeted drug (PTX) delivery
by MENs through a capillary [39]
Tian课题组研究并设计了一种成像和释放双功能的纳米颗粒[41]。

这种药物控释系统是以金纳米星为药物载体，如图1.4所示。

它的成像原理是以可调电浆子拉曼傅里叶变换红外光谱成像为基础的，这样就可以在金纳米星释放药物的同时，实时观测药物在细胞中的扩散状况。

图1.4 金纳米星在HEPES缓冲液中的晶种调控合成途径[41]
Figure 1.4 Synthesis of gold nanostars via seed mediated route using HEPES buffer [41]
Gao课题组以脑胶质瘤为模型对纳米载药颗粒进行了研究[42]，如图1.5所示。

脑胶质瘤治疗的一个难题是药物释放量的不足。

针对这个问题，他们合成了两种金纳米颗粒并对其进行了研究，一种是由Ala-Ala-Asn-Cys-Lys改性的金纳米颗粒（AuNPs-AK）, 另一种是2-氨基-6-氨基-苯丙噻唑改性的金纳米颗粒（AuNPs-CABT）。

在豆荚蛋白存在的情况下AuNPs-AK纳米颗粒与AuNPs-CABT 纳米颗粒发生开环加成聚合，从而导致金纳米颗粒的聚集。

此外，它从两方面提高纳米颗粒在脑胶质瘤中的滞留时间，一方面抑制了肿瘤细胞的胞吐作用，另一方面减少纳米颗粒向
图1.5 豆荚蛋白引发的AuNPs-DOX-A&C纳米颗粒的聚集示意图[42]
Figure 1.5 Diagram depicting the legumain-triggered aggregation
and composition of AuNPs-DOX-A&C [42]
图1.6 包裹水凝胶的上转换纳米颗粒合成和药物释放机制示意图[43]
Figure 1.6 Schematic illustration of the synthesis of photodegradable
hydrogel-coated UCNPs and drug release mechanism [43]
血管的回流。

且装载的模型药物DOX与AuNPs- A&C是通过pH响应性的化学键相连。

Vetrone课题组合成了一种可见光响应的用水凝胶包裹的上转换材料纳米颗粒，可用于红外成像和药物释放[43]如图1.6所示。

1.3.2 高分子纳米材料
高分子纳米材料又可以细分为聚合物纳米颗粒，树枝状大分子和脂质体。

聚合物纳米颗粒主要包括聚合物-药物复合纳米颗粒[44,45]，聚合物-蛋白质复合纳米颗粒[46,47]，聚合物-DNA复合颗粒[48,49]，聚合物胶束等等[50]。

超分子自组装是制备聚合物纳米颗粒的重要方法之一。

超分子一般是指由两种或以上的分子通过分子间的相互作用，组成比较复杂的，有一定组织的聚集体，与此同时保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性。

超分子自组装的驱动力主要有氢键、π-π堆积作用、金属离子的配位键、静电作用和疏水作用。

众所周知，蛋白质、细胞、甚至生命的形成皆与自组装密切相关，可以说自组装的研究对于解开生命现象的奥秘具有十分重要的意义。

自组装方法主要有胶态晶体法和模板法。

研究发现具有和白蛋白结合能力的蛋白质，如SPARC, gp60在肿瘤细胞中高度表达。

Chen课题组针对免疫与化疗组合疗法缺少有效的方法向肿瘤细胞同时释放两种药物，一种用于化疗，一种用于免疫，设计了一种免疫刺激双功能的纳米凝胶载体PEG&NL919[51]。

该药物控释系统借助体内运输养分的载体白蛋白装载药。