纳米技术在药物传递中的应用

纳米技术在药物传递中的研究进展

黄宇华海洋与地球学院22420122201017

纳米技术指纳米技术是研究结构尺度在0．1～lOOnm范围内材料的性质及其应用。出现的几十年以来，已然成为各个领域的研究热点。在医药体系方面，纳米技术在药物传递方面大放异彩。纳米药物传递体系它是用来政变药物的药代动力学及体内分解，或者作为药物载体，使具有靶向性，并可缓释药物改变透膜能力、提高药物生物利用度和稳定性等。其优势有(1)改进低水溶性药品的传递；(2)采用细胞或组织方式靶向传递；(3)跨过紧密的上皮和内膜屏障实现药物胞转作用；(4)大量高分子药物传递到作用细胞内；(5) 共同传递两种或更多药物或治疗方法进行联合治疗；(6)采用治疗剂与显像模式相结合的方法实现药物传递部位的可视化；(7)实时读取治疗剂在体内的效力。

第一代纳米载体的代表是脂质体，起先不具任何修饰的脂质体进入体内后容易吸附血清中的蛋白质从而被识别为外源而被清除。后面在表面加以PEG修饰以阻止被噬菌血细胞摄取从而提高药物循环周期。第二代的能够靶向定位或者有效负载物质在疾病位点上主动或触发性释放。代表是抗体功能化的脂质体以及纳米粒子。第三代的纳米载体主要集中解决药物或载体导人体内时会遇到的屏障，包括新陈代谢的清除作用、药物的化学稳定性内皮障碍、病变组织内渗透压变化程度等。这些屏障会显著减少药物到达靶向组织时达到一定的药物浓度。

目前而言，纳米药物载体按材料类型分为高分子材料、脂质体以及天然材料等，还有各种材料的结合。

1.脂质体

脂质体是由磷脂双分子层自组装形成的球形中空封闭结构，直径一般在50～1000nm左右，是第1种通过美国食品药物管理局(FDA)批准应用的纳米药物载体。其结构与细胞膜相似，既能运送输水药物，又能运送亲水物质，易与细胞膜融合，将装载物释放于靶细胞。经典运用是将治疗卵巢癌的阿霉素装载于PEG化的脂质体中。现衍生出脂质纳米颗粒，其中分为固态脂类纳米颗粒(SLN)和纳米结构脂质载体(NLC)。前者具有良好的生物相容性和药物释放速度可控性，后者在其基础上发展而来，有效减少了药物泄漏和增加了脂溶性药物的空间容量。

2.高分子材料

纳米壳：纳米壳是一类具有典型的核壳结构的纳米颗粒，内部是由金或硅等无机材料填充的内核，外面则是1～20nm厚度的聚合物通过层层吸附自组装形成的外壳。其有很多合成材料如半导体和金属等，内部可以装载药物。一些金、银或硅制作的纳米壳已经用于靶向肿瘤治疗。

树枝状聚合物：树枝状聚合物是具有树枝状的骨架核心和多层连接活性官能团的树枝状分支末端的球形结构。它既可以在树枝骨架中间的空腔中装载药物，也可以将其偶联于于表面的官能团上。同时官能团上可以搭配各种靶向基团，提高运载效率。因此是重要的纳米载体材料。

碳纳米管：是由单层或多层石墨烯片卷曲而成的无缝纳米管，具有表面积大、理化性质稳定和特有的光学及电子学等优良性质。但它并不能直接运载药物，必须经过大量表面化修饰，降低其的毒性才可实现。是以即便碳纳米管在作为化疗药物载体应用上有极大潜力，但还存在着合成纯纳米管，表面化修饰使其具有生物相容性，提高利用率，评估毒性机理对组织细胞得安全性等问题。

氧化石墨烯：石墨烯是单原子厚度的碳原子层，二维碳原子晶体。它被认为是富勒烯、碳纳

米管、石墨的基本结构单元，因其力学、量子和电学性质特殊，颇受物理和材料学界重视。而氧化石墨烯作为其衍生物，结构与石墨烯大体相同，只是在一层碳原子构成的二维空间无限延伸的基面上炼油羰基、羟基、羧基等大量的亲水性官能团，在生物环境中具有良好的分散性能、极高的载药量和一定的缓释特性且药效明显提高等特点。课克服单独使用药物时的一团聚和作用时间短等问题，且在生理条件下包括在血清中，都具有良好的生物相容性和稳定性。

3.天然材料

血清蛋白：主要常见的有牛血清蛋白BSA，人血清蛋白HSA和基因重组型人血清蛋白。牛血清蛋白与人血清蛋白结构与理化性质相似，基因重组型的有与血液分离ＨＳＡ相同的结构及功能，能避免由血液分离白蛋白携带的病原体引起的交叉感染，且生产不受限制，为血清白蛋白纳米材料的研究及应用提供了物质保障。而血清白蛋白在炎症、肿瘤等组织具有一定的富集能力，作为生长物质基础和能量来源。。因此能够进行靶向定位，并为纳米载体设计提供基础。

玻尿酸：玻尿酸（HA）是一种天然的糖胺聚糖，大量存在于哺乳动物骨髓细胞外基质和疏松结缔组织中。。HA受体CD44和HA介导能动性的受体)在多种肿瘤细胞表面过表达，可以与HA 发生特异性结合¨]，并且HA有良好的水溶性、生物相容性和生物可降解性。利用HA水溶性和肿瘤细胞靶向性的特点，将其作为药物载体已成为抗肿瘤药物研究热点之一。目前主要有4种类型的HA药物载体：药物偶连体、纳米凝胶、纳米胶束和纳米粒。

凝胶：纳米凝胶是一种由亲水性或两亲性高分子链组成的三维网状结构。其可作为一种药物载体，也可以通过盐键、氢键以及疏水作用自发性结合生物活性分子。高分子电解质的凝胶分子可以稳定结合带相反电荷的小分子药物和一些生物大分子。如聚磷酸酯纳米凝胶被研究用于靶向的抗癌药物运输，壳聚糖纳米凝胶……

纳米技术作为新兴技术，尚有许多潜力未发掘。纳米载药技术作为一大应用方面，方兴未艾，尤其在肿瘤治疗方面，靶向运输与纳米载药的结合给癌症患者带来了许多福音。高分子材料与脂质体发展较早，较成熟，然纳米材料对于细胞的毒性很难评估，故利用天然材料的纳米技术则变成更优化的一项选择，利用天然材料的特性加以修饰成为更理想的药物载体是近年这一领域的研究热点。相信随着纳米生物技术的发展，可以制备出更为理想的纳米药物载体及靶向策略，以解决人类重大疾病的预防、早期诊断和治疗等问题。

参考资料

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Yoshinori Kakizawa Sanae Furukawa Organic–inorganic hybrid-nanocarrier of siRNA constructing through the self-assembly of calcium phosphate and PEG-based block aniomer Volume 111, Issue 3, 10 April 2006, Pages 368–370