纳米载药囊的研究进展
口服胰岛素纳米载体的研究进展
口服胰岛素纳米载体的研究进展以高分子材料为载体并加入酶抑制剂、保护剂和促吸收剂的纳米囊、纳米粒、脂质体或复乳等口服制剂是目前胰岛素(INS)类药物的研究热点,也是今后相当长时期的发展前沿和趋势。
对依赖型糖尿病的治疗胰岛素是一贯首选药物,长期以来临床常用剂型是皮下注射,给患者带来许多不便和痛苦。
目前研究的剂型有透皮给药、吸入给药[1]等等,而口服给药途径一直是最易为病人所接受的给药途径,但胰岛素口服给药的生物利用度极低,影响其生物利用度的因素主要为胰岛素是多肽和蛋白质类药物,由于其共价键易破坏而引起不稳定,其化学反应有水解、氧化和消旋化等,他们可被胃肠道中存在着大量肽水解酶和蛋白水解酶、酸、碱催化而水解,同时还由于蛋白质分子量较一般的分子量大而对胃肠道粘膜的穿透性差,难以通过生物膜屏障,因此以往只能以注射途径给药而不能口服[2]。
目前研究的重点放在克服两个障碍上,即如何提高多肽的生物膜透过性和抵抗蛋白酶降解这两个方面。
纳米技术的出现,对生物技术药物制剂的制备与给药途径的研究起到了积极推动作用。
1 纳米药物技术纳米技术(Nanotechnology)是指用单个原子、分子制造或将大分子物质加工成粒径在1~100nm间的物质的技术。
国际上公认0.1~100nm为纳米尺度空间,100~1000nm为亚微米体系。
药剂学领域中一般将纳米粒的尺寸界定在1~1000nm [3]。
纳米粒的制备方法有以下几种:(1)超临界技术。
将聚合物或药物溶解在超临界液体中,当该液体通过微小孔径的喷嘴减压雾化时,随着超临界液体的迅速气化,即析出固体纳米粒;(2)聚合法。
乳液聚合是一种经典的、常用的高分子合成方法,将2种互不相容的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液,在微乳滴中单体经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子;(3)凝聚分散法。
一些大分子如明胶、阿拉伯糖、壳聚糖、海藻酸钠或两亲性的聚合物等采用单凝聚或复凝聚法制备纳米粒。
此外还有高压均质法、溶剂蒸发法、熔融分散法、乳化/溶剂扩散法等等,具体选用哪一种制备方法要根据所选药物的性能及载体材料的条件来决定。
纳米载药系统在肿瘤靶向治疗中的研究进展
纳米载药系统在肿瘤靶向治疗中的研究进展纳米技术不但作为21世纪最有前途的新兴科技之一,也为攻克许多医学难题带来了新的福音和希望。
而纳米级生物技术正日渐成为恶性肿瘤治疗中继放疗、化疗后又一不可忽视的有效疗法,具有许多特异性能和全新功能。
本文在肿瘤靶向治疗定义的基础上,综述了纳米级载药系统在肿瘤靶向治疗的最新进展。
标签:纳米;肿瘤;靶向治疗Nanotechnology in the search for effective tumor targeted drugs QIN Mu-ting,CHENG Wen.The Forth Affiliated Hospital Of China Medical University,Liaoning 110000,China【Abstract】Nanotechnology had certainly become one of the most promising emerging technologies in the twenty-first century, offering profound potentials in addressing a wide range of challenges in medical world. The application of nanotechnology in biological research presents great opportunities in tackling tumor with novel properties and functions, developing into an increasingly more important tool than Radiotherapy and Chemotherapy.In this article, we introduced the notion of Nanoparticle targeted therapy in tumor studies and elaborate the latest advancement of the system of Nanomaterials as vehicles for target drug system which explores nanotechnology in the search for effective tumor targeted drugs.【Key words】Nanoparticle;Tumor;Targeted therapy纳米靶向治疗基于借助直径1~100 nm之间纳米级微粒为载体,将治疗目标限定于疾病或潜疾病细胞,可提高疗效并降低药物毒副作用。
新型药物载体研究进展
新型药物载体研究进展新型药物载体是指在药物研发中,将药物与适宜的载体结合,以提高药物的生物利用率、增加稳定性、减少毒副作用,并能实现定向给药和控制释放的递送系统。
在近年来的药物研究中,新型药物载体研究得到了广泛的关注和应用。
以下将就新型药物载体的研究进展进行详细介绍。
一、纳米材料载体:1.脂质体(Liposome):脂质体是一种由磷脂类物质构成的圆球状结构,能够将水溶性药物包裹在内部水腔中,同时也能包裹油溶性药物。
脂质体可以通过改变磷脂的种类和比例,调控脂质体的生物降解性、药物释放速度等特性。
2.聚合物纳米颗粒(Polymer Nanoparticles):聚合物纳米颗粒是一种由聚合物材料构成的纳米尺度颗粒,可以通过改变聚合物的种类和比例,调控药物的释放速度、稳定性和毒副作用等特性。
3.金属纳米颗粒(Metal Nanoparticles):金属纳米颗粒是一种由金属材料构成的纳米尺度颗粒,具有良好的稳定性和生物相容性。
金属纳米颗粒可以通过改变金属的种类和形态,调控药物的释放速度、靶向性和生物效应等特性。
二、基于生物材料的载体:1.天然多糖类载体(Natural Polysaccharide Carriers):天然多糖类载体是一种由植物或动物提取的多糖类物质,具有良好的生物相容性和生物可降解性。
天然多糖类载体可以通过改变多糖的种类和结构,调控药物的释放速度、稳定性和毒副作用等特性。
2.合成多糖类载体(Synthetic Polysaccharide Carriers):合成多糖类载体是一种通过化学合成得到的多糖类物质,具有良好的稳定性、可控性和可调控性。
合成多糖类载体可以通过改变合成过程和材料结构,调控药物的释放速度、靶向性和药效等特性。
3.蛋白质载体(Protein Carriers):蛋白质载体是一种由蛋白质构成的载体,可以通过改变蛋白质的种类和结构,调控药物的释放速度、稳定性和生物效应等特性。
微囊
微囊的制备
1.材料
囊心物: 主药+附加剂(稳定剂、稀释剂以及控制释放速率的阻滞剂、促进剂和改善 囊膜可塑性的增塑剂等) 囊材: 天然高分子囊材:明胶、阿拉伯胶、海藻酸盐、壳聚糖 半合成高分子囊材:羧甲基纤维素盐、醋酸纤维素肽酸酯、乙基纤维素、 甲基纤维素、羟丙甲纤维素 合成高分子囊材:生物不可降解材料:聚酰胺、聚丙烯酸树脂类、聚乙烯醇 生物可降解材料:聚氨基酸、聚乳酸
李柱来,王津等人以壳聚糖和阿拉伯胶 为囊材,采用复凝聚法将布洛芬微囊化。 以包封率为优化指标,通过正交实验得 出微囊的最佳制备工艺条件。以该最佳 制备工艺条件制备含药微囊,重现性好, 工艺稳定,同时体外溶出实验表明,该 微囊具有较好的缓释作用。
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微囊技术的应用与展望
2.微囊制剂的生物靶向性
机体网状内皮系统(包括肺、肝、脾和骨髓等组织)富含吞噬细胞,可摄取 一定大小大分子物质和微粒。其中,粒径7-14μ m的微粒主要被肺部截留, 3μ m以下的微粒大部分在肝脏和脾脏停留,粒径小于50nm的纳米粒则易进入 骨髓。若静脉注射粒径7-14μ m的微囊类制剂,则可被肺部网状内皮系统的 吞噬细胞截留后定位释药,大大提高对肺部疾病的治疗作用,降低对其他非 靶部位的毒副作用。
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微囊技术的应用与展望
刘振堂,周斌[4]等人将40只兔VX2移植性肾癌模型随机分为对照组、土 贝母组、空白微囊组和土贝母皂苷微囊组,每组10只。经肾动脉分别注 入生理盐水3ml,土贝母注射液0.1mg/kg、空白微囊5.0mg/kg和土贝母 皂苷微囊5.1mg/kg,观察比较各组兔肿瘤生长情况、坏死程度及生存期。
微囊的粒径属微米级,常用作 药物的载体,作为给药系统应 用于临床。
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新型纳米药物载体的研究与应用前景探索
新型纳米药物载体的研究与应用前景探索随着医学技术的飞速发展,人们能够更好地了解疾病的发病机制,设计更为精准的治疗方案。
而在传统治疗方法无法满足需求的情况下,纳米药物成为了一种十分有前途的领域。
越来越多的纳米药物进入了临床试验和应用,在治疗癌症、心血管疾病、自身免疫性疾病等领域取得了初步成功。
纳米药物的优势在于不仅有效降低了给药方式的数量剂量,同时还能够减少药物副作用、提高治疗的靶向性、延长药物的半衰期和改善药物的生物利用度等方面。
但相较于传统药物,制备纳米药物的过程更为繁琐,涉及多个科学领域的知识,如生物化学、物理化学、材料科学、生物医学工程等。
而在众多的纳米药物中,纳米药物载体是其中的重要组成部分。
纳米药物载体是指用来携带药物的纳米型材料,既可以是天然的,也可以是人工制备的,在药物输送系统中发挥着非常重要的作用。
下面,我们将就新型纳米药物载体的研究与应用前景进行探讨。
一、纳米药物载体的类型及其发展纳米药物载体依其材料的来源可分为生物来源和人工制备两类。
生物来源的载体主要包括脂质体、病毒、细胞外泡、细胞内泡和细胞内小囊泡等。
人工制备的载体则包括聚合物微球、无机纳米颗粒、金属-有机框架和碳纳米管等。
其中,脂质体是最早发现和应用的纳米药物载体之一,其结构类似于细胞膜,由两层不相容的磷脂分子构成,随着生物技术和纳米技术的发展,脂质体被广泛地用于药物输送领域。
病毒则因其高度选择性和靶向性,在基因治疗中被用作载体。
然而,其存在的一些问题如易引发免疫系统反应、安全性及标准化制备都制约了其进一步应用。
对于人工制备的纳米药物载体,最常见的则是聚合物微球。
聚合物微球因具有可调的结构和功能,和较为简单的制备工艺,而成为了纳米药物输送系统中的主要选择之一。
同时的,无机纳米颗粒也是一种重要的人工制备纳米药物载体,因其稳定性和热稳定性较高,较为适合于制备非水溶性药物。
最近几年,金属-有机框架和碳纳米管也成为了研究热点,两者在药物输送领域的应用前景十分广泛,但其在安全性等方面仍需进一步研究。
纳米载药系统应用于缺血性脑卒中的研究进展
纳米载药系统应用于缺血性脑卒中的研究进展目的:了解纳米载药系统在缺血性脑卒中领域的研究现状,为新型药物制剂的研发提供参考。
方法:以“Nanoparticles”“Ischemic stroke”“Brain”“Nanomedicine” “Liposome”“Imaging”等为关键词,在PubMed、Elsevier等数据库检索2010-2017年的相关文献,对纳米载药系统应用于缺血性脑卒中领域的研究进展进行总结。
结果:共检索到相关文献1 115篇,其中有效文献49篇。
神经保护剂类等药物用于治疗缺血性脑卒具有较好的效果,但血脑屏障的存在使得大部分药物无法入脑发挥疗效,而纳米载药系统可作为递送药物入腦的有效方法。
用于缺血性脑卒中的纳米载药系统主要有脂质体、纳米粒、纳米凝胶、树状大分子胶束以及基于无机纳米材料的载药系统等类型,不同类型的载药系统各有不同的优缺点。
其中,脂质体的载药率、入脑效率高,但稳定性和分散性较差;聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米粒稳定性好,但存在突释问题;壳聚糖纳米粒缓释性、靶向性较好,但分散性较差,可能有潜在的有机溶剂毒性;纳米凝胶缓释性能良好,但生物相容性还需提高;树状大分子载药系统包载性能良好,但有潜在的生物毒性;基于无机纳米材料的载药系统仍存在生物相容性问题。
超顺磁性氧化铁与胆碱等已制成纳米系统用于脑缺血成像研究。
结论:纳米载药系统在缺血性脑卒中领域的应用大多处于实验室研究阶段,今后需进一步重点解决现有纳米载药系统的稳定性、缓释性及生物相容性等问题。
关键词纳米载药系统;缺血性脑卒中;治疗;脑靶向;血脑屏障;研究进展脑卒中是一种由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的疾病,主要分为缺血性脑卒中(又称为“脑梗死”)和出血性脑卒中,临床上以缺血性脑卒中为多见,其发病率约占脑卒中的80%以上[1]。
目前,缺血性脑卒中的临床最佳治疗方法是溶栓治疗,即在发病后4.5 h的最佳治疗时间窗内静脉注射抗血栓药物以溶解血栓,从而恢复脑部血流灌注[2]。
抗肿瘤纳米药物载体的研究进展
抗肿瘤纳米药物载体的研究进展一、概述随着生物医学技术的飞速发展,抗肿瘤纳米药物载体已成为当前肿瘤治疗领域的研究热点。
纳米药物载体,作为一种新型的药物输送系统,以其独特的纳米级尺寸和特殊的结构形态,在肿瘤治疗中展现出巨大的应用潜力。
它们能够有效地提高药物的生物利用度、靶向性和稳定性,同时降低药物的毒副作用,为肿瘤治疗提供了新的策略和方向。
抗肿瘤纳米药物载体的研究涉及多个学科领域,包括纳米技术、生物医学、药学等。
研究者们通过设计不同结构和材料的纳米载体,实现对药物的精准输送和控释释放,从而提高肿瘤治疗的疗效和安全性。
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药物载体的制备,并且这些载体所使用的材料也越来越多样化,如聚酯、蛋白质多肽等生物相容性良好的材料。
纳米药物载体的主要作用机制是通过与药物分子的相互作用,实现对药物的负载和保护。
在药物输送过程中,纳米载体能够通过改变其表面性质或结构,实现对药物释放速度、稳定性和靶向性的调控。
纳米载体还可以通过与肿瘤细胞表面的特异性受体结合,实现药物的精准定位,提高药物的局部浓度,减少药物在正常组织中的分布,从而减少药物的副作用。
尽管抗肿瘤纳米药物载体的研究已经取得了显著的进展,但仍面临着许多挑战和问题。
如何进一步提高载体的靶向性和稳定性,如何降低载体的制备成本,以及如何将其应用于临床实践中等。
未来的研究需要继续深入探索纳米药物载体的作用机制,优化其设计和制备方法,以期在肿瘤治疗中发挥更大的作用。
抗肿瘤纳米药物载体作为一种新型的药物输送系统,在肿瘤治疗中具有重要的应用价值和发展前景。
随着研究的不断深入和技术的不断进步,相信未来会有更多高效、安全的抗肿瘤纳米药物载体问世,为肿瘤患者带来更好的治疗效果和生活质量。
1. 肿瘤治疗的重要性与挑战作为一种严重危害人类健康的疾病,其发病率和死亡率在全球范围内均呈上升趋势。
肿瘤治疗的重要性不言而喻。
肿瘤治疗面临着诸多挑战。
药物制剂中纳米载药系统的制备与应用研究
药物制剂中纳米载药系统的制备与应用研究药物制剂的研究与应用一直是医药学领域的重要研究方向之一。
随着纳米技术的发展,纳米载药系统在药物制剂中的应用日益受到关注。
本文将围绕纳米载药系统的制备和应用展开综述,以期对该领域的研究进展进行深入探讨。
一、纳米载药系统的概述1.1 纳米载药系统的定义纳米载药系统是指将药物通过纳米技术将其包裹在纳米级的载体中,以提高药物的稳定性、溶解度和靶向性,并实现药物的持续释放。
1.2 纳米载药系统的分类根据载体的性质和制备方法的不同,纳米载药系统可以分为无机纳米载药系统和有机纳米载药系统。
无机纳米载药系统主要包括金属纳米粒子、纳米孔材料等;有机纳米载药系统则包括聚合物纳米颗粒、脂质体等。
二、纳米载药系统的制备方法2.1 化学法制备纳米载药系统化学法制备纳米载药系统是最常用的方法之一。
通过调节反应条件、选择合适的材料和表面修饰,可以得到具有良好生物相容性和稳定性的纳米载药系统。
2.2 物理法制备纳米载药系统物理法制备纳米载药系统主要包括溶剂挥发法、超声法和凝胶法等。
这些方法不需要使用有机溶剂和高温,具有简单、高效的特点。
三、纳米载药系统的应用研究3.1 靶向性药物传递系统纳米载药系统可以通过表面修饰增加其对特定细胞或组织的识别和结合能力,实现靶向性药物传递。
这种靶向性药物传递系统在癌症治疗中具有潜在的应用前景。
3.2 控释性药物传递系统纳米载药系统可以通过控制释放速率,实现药物的持续释放。
这种控释性药物传递系统在治疗慢性疾病和减少药物副作用方面具有重要意义。
3.3 药物稳定性提升系统纳米载药系统可以通过包裹药物,提高其稳定性,延长其有效期。
这种药物稳定性提升系统在药物贮存和运输中具有重要作用。
四、纳米载药系统的挑战与展望4.1 纳米载药系统的生物相容性问题纳米载药系统的生物相容性一直是制约其应用的重要因素之一。
研究人员需要进一步探索纳米载药系统与生物体之间的相互作用,以提高其生物相容性。
药物化学中的纳米技术应用研究
药物化学中的纳米技术应用研究近年来,随着纳米技术的发展,其在药物化学领域中的应用也逐渐受到了广泛的关注。
纳米技术的独特特性使得药物在治疗过程中更加高效、可控并具有减少副作用的潜力。
本文将就药物化学中纳米技术的应用进行探讨,并讨论其在药物传输、药物释放和肿瘤治疗等方面的研究进展。
一、药物纳米载体的研究与应用纳米载体是指通过纳米技术将药物包裹在纳米尺度的材料中,以提高药物的溶解度、稳定性和可控性。
常见的纳米载体材料包括纳米颗粒、纳米胶囊和纳米纤维等。
这些纳米载体可以通过改变粒径、表面性质和结构等参数来实现对药物的封装和释放,从而提高药物的生物利用度和治疗效果。
近年来,药物纳米载体的研究与应用取得了显著的进展。
例如,利用纳米颗粒作为药物载体,可以通过控制颗粒的大小和表面修饰来实现药物的靶向输送。
纳米颗粒具有较大的比表面积和更长的循环寿命,可以增加药物与组织细胞的接触面积,从而提高治疗效果。
此外,纳米胶囊和纳米纤维等纳米载体也被广泛应用于药物传输与释放领域,其特殊的结构和性质使得药物可以被精确地包裹和释放,以实现更为精准的治疗效果。
二、纳米技术在药物传输中的应用药物传输是指将药物从给药部位输送至靶区的过程,其中包括药物的吸收、分布、代谢和排泄等环节。
纳米技术通过调控药物的物理化学性质,提高药物的生物利用度和靶向性,从而实现更有效的药物传输。
首先,纳米技术可以通过控制药物颗粒的大小和形状来改变药物的溶解度和渗透性,从而提高药物的吸收效果。
纳米颗粒具有较大的比表面积和更好的溶解度,可以增加药物与生物组织的接触面积,促进药物的吸收和渗透。
此外,纳米胶囊和纳米纤维等纳米载体还可以通过改变药物的释放速率和途径来实现药物的控释,从而使药物在体内持续存在并发挥治疗作用。
其次,纳米技术还可以通过控制药物的靶向性,提高药物在特定靶区的浓度和作用效果。
纳米载体可以通过表面修饰和靶向配体的引入来实现对药物的靶向输送。
例如,通过修饰纳米载体的表面,可以使其具有特定的亲和性,与靶区细胞表面的配体结合,从而实现对特定靶区的药物输送。
纳米技术在药物递送中的应用研究
纳米技术在药物递送中的应用研究在现代医学领域,药物递送是一个至关重要的环节,它直接关系到药物的疗效和安全性。
随着科技的不断进步,纳米技术的出现为药物递送带来了革命性的变化。
纳米技术能够将药物封装在纳米尺度的载体中,从而实现更精准、更高效的药物输送,为治疗各种疾病提供了新的可能性。
纳米技术在药物递送中的应用具有诸多优势。
首先,纳米载体可以增加药物的溶解度。
许多药物由于其化学结构的特点,在水中溶解度较低,这限制了它们在体内的生物利用度。
通过将药物包裹在纳米载体中,可以改变药物的物理化学性质,提高其溶解度,从而增强药效。
其次,纳米载体能够实现药物的靶向递送。
通过在纳米载体表面修饰特定的靶向分子,如抗体、配体等,可以使药物精准地到达病变部位,减少对正常组织的损伤,降低药物的副作用。
此外,纳米载体还可以延长药物在体内的循环时间。
纳米粒子的大小和表面性质可以使其避免被免疫系统迅速清除,从而在血液中保持较长时间的稳定性,提高药物的治疗效果。
在纳米技术应用于药物递送的研究中,脂质体是一种常见的纳米载体。
脂质体是由磷脂双分子层组成的封闭囊泡,具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它可以将水溶性和脂溶性药物同时包裹在内部水相和磷脂双分子层中,实现药物的高效负载。
例如,多柔比星脂质体已经被广泛应用于癌症的治疗。
与传统的多柔比星制剂相比,脂质体包裹的多柔比星能够减少药物对心脏的毒性,同时提高肿瘤组织中的药物浓度,增强治疗效果。
聚合物纳米粒也是一种重要的药物递送载体。
聚合物纳米粒可以由天然或合成的聚合物材料制备而成,如聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)、壳聚糖等。
这些聚合物具有良好的生物相容性和可调控的降解性能。
通过改变聚合物的组成和结构,可以控制药物的释放速度和释放模式。
此外,聚合物纳米粒还可以通过表面修饰实现靶向递送和细胞内摄取,提高药物的治疗效果。
纳米胶束是由两亲性聚合物在水溶液中自组装形成的纳米结构。
它的疏水内核可以用于包裹疏水性药物,而亲水外壳可以增加纳米胶束在水溶液中的稳定性。
纳米药物的研究现状及未来发展方向
纳米药物的研究现状及未来发展方向随着科技的不断进步,纳米技术在医疗领域也获得了广泛的关注与研究。
纳米药物是指利用纳米技术对药物进行微观尺度上的改变,使药物在靶区更准确地释放,以提高治疗效果和减少不良反应的一种新型药物。
纳米药物是近年来科学技术领域的研究热点之一,本文将从纳米药物的定义、研究现状以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、纳米药物的定义纳米药物是一种组合物或纳米材料,通过精确设计和改进,使其在特定细胞和生物组织中发挥最大的作用,具有更高的可逆性和选择性。
纳米药物被设计为在血液循环中能够容易地通过细胞膜进入细胞,旨在寻找和识别生物靶标并将药物释放在靶标附近,从而提高药物的生物利用度和可逆性。
二、纳米药物的研究现状现代医学已经开始利用纳米技术来发展新型的药物递送系统,已经取得了重大的突破。
目前纳米药物的研究领域主要集中在两个方向:一是通过合成纳米颗粒来改进药物的化学性质和治疗效果,二是通过改变药物递送体系的物理性质,以达到更好的药物作用力和传递效率。
1. 纳米粒子纳米颗粒是指粒径在0.1-100nm之间的颗粒,是利用纳米技术制备的,能提供更广泛的表面积比,可以帮助药物更好的吸附到设备上,从而提高药物的生物利用度。
2. 纳米载体纳米载体是一种带有药物的纳米颗粒,具有目标性,特异性和选择性等特点。
它可以通过改变体系的物理性质来改善药物的吸收性,从而提高药物的治疗效果。
3. 纳米脂质体纳米脂质体是纳米药物递送系统中一种常用的类型。
它是一种由磷脂和其他成分所组成的,能够有效地将药物传送到细胞的多种不同类型的纳米颗粒。
三、纳米药物的未来发展方向随着纳米技术的发展,纳米医学的领域将会迎来更广泛和更长远的发展。
下面是纳米药物未来发展中的几个方向。
1. 个性化医疗在未来,纳米医学将更注重个体的差异和学科之间的交叉,以实现更精确、更人性化的医疗。
2. 智能纳米药物智能纳米药物是指建立在纳米结构中的相互连接的智能表面,它可以更好的计划、更好的监视和更好的治疗。
纳米农药的研究进展
纳米农药的研究进展日期:2010-08-10 来源:2010 字体大小:大中小农药对农业生产有着重要意义,同时也是我国国民经中不可缺少的一个产业。
我国农药的生产和使用量都很大,从1990年开始,农药总产量已占世界第2位,仅次于美国。
1996年,我国生产的农药品种已多达181种。
一般而言,农药分为化学农药和生物农药,我国目前生产的农药大多为化学农药,而化学农药的毒性较大,可致使人畜直接中毒,并且对环境的污染也日趋严重。
有关资料表明,我国受农药污染的土壤面积已达1 600 hm2,主要农产品的农药残留量超标率高达16%-18%,且由于长期使用某些化学农药,病虫害产生了抗药性。
据统计,20世纪50年代以来,抗药害虫已从10种增加到目前的417种。
而生物农药虽毒性小,但防治效果受多种条件的制约,其杀虫防病的能力往往不如化学农药,且成本偏高,因此还难以大规模的推广使用。
针对这些问题,研制出一系列防治效果好、用药量少、使用成本低、环境污染小、对人畜危害小的新型农药已被提到议事日程。
纳米科学技术是20世纪80年代末、90年代初期诞生并正在崛起的新兴科技,纳米科技是以1-100 nm分子大小的物质或结构为研究对象的学科,通过直接操作和安排原子、分子来创制新的物质。
由于纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等基本特性,因此,显现出许多传统材料不具备的奇异特性。
纳米材料在机械性能、磁、光、电、热等方面与普通材料有很大不同,具有辐射、吸收、催化、吸附等新特性,正因为如此,纳米科技越来越受到世界各国政府和科学家的高度重视。
美国、日本和欧盟都分别将纳米技术列为21世纪最先研究的科技。
将纳米技术与农药的研制相结合,即形成了一个新兴的纳米农药研究领域。
纳米农药的出现,不仅大大降低了用药量,提高了药效,在使用经济性上也得到突破。
真正体现了使用浓度低、杀虫防病广谱、病虫害不易产生抗性、对人畜低毒、农药残留少、对环境污染小等诸多优点。
纳米载药系统的研究进展
1 纳米载药 系统 的特点
1 . 1 靶 向性 和 缓 释 性 载 药 纳 米 粒 可 作 为 异 物 而被 巨噬 细 胞吞噬 , 到 达 网状 内皮 系统 分 布 集 中 的 肝 、 脾 等 靶 部 位 及 配
基、 抗体 、 酶底物所在 的靶部位 。到达靶部位 的载药纳 米粒 ,
物 的 疗 效 …
1 . 3 增加药物的吸 收和 生物利 用度 纳米粒 高度 分散 , 表 面积 巨大, 有利 于增加 药物与吸 收部位 生物膜 接触 面积 , 纳
过增加表 面上 的胺基 团的 负栽量 , 增加胺基官 能化 的聚 乙二
醇二 甲醚 间隔长度 。然后 将抗 癌 药物 阿霉 素共价 连接 到 系
统通过腙键形 成的 p H敏 感 的 纳 米 载 体 , 该 系统 结 合 了磁 靶 向 的优 势 , 载药量 高, 控释性好 。
体靶 向作 用于肿瘤 , 肿瘤 血管 对纳米粒 有较 高的通 透性 , 因 此 可用纳 米载体携 带药物靶 向作 用于肿 瘤组织。 1 . 2 改变药物的给药途径 纳米栽药 系统可 以改 变药物的
括脂质体和 纳米粒 子等 , 可 以单独 或联 合靶 向配体 包封 药 物 。此 外, 大 多数用纳米载体的材料具有 生物 降解和生物相 容性 , 适合在临床应 用。纳米载 药 系统 可通 过血脑 屏 障, 适
用 于 中枢 神 经 系统 疾病 的 治 疗 。 1 . 6 提 高 药 物 的 稳 定 性 药物 经 过 载 体 的 包 裹 形 成 了较 为 封 闭 的环 境 , 可 以 增 强 药物 对 外 界 因素 的 稳 定 性 。 而 且 纳 米 载 药 系统 还 可 以增 加 药 物 的 生 物 稳 定 性 , 使 药物 在 到 达 作 用
融合纳米囊泡在癌症治疗中的研究进展
综 述生命科学仪器 2023年第21卷/第6期22*共同通讯作者:张金凤(1987-年),女,博士研究生,副教授,主要研究领域:纳米生物医学,E m a i l :j f z h a n g@b i t .e d u .c n ㊂*胡敏(1985-年),男,博士研究生,助理研究员,主治医师,主要研究领域:肝癌的基础与临床应用研究和肝再生,E m a i l :h u -m i n 2019@jn u .e d u .c n ㊂基金项目:国家自然科学基金资助项目(项目编号:32001010),北京理工大学创新人才科技资助专项计划(项目编号:2022C X 01029),广东省基础与应用基础研究基金-面上项目(项目编号:2022A 1515011865),广东省医学科研基金-面上项目(项目编号:B 2022064)融合纳米囊泡在癌症治疗中的研究进展孙 梦1 樊玥芸1 杨佳妮1 胡 敏2* 张金凤1*(1.北京理工大学生命学院,北京1000812.暨南大学附属第一医院肝胆外科,广东广州510630)摘要 细胞外囊泡(E x t r a c e l l u l a r v e s i c l e s ,E V s)凭借其天然的生物学特性和后天获得的多功能优势,逐渐参与到机体调节的生理及病理过程中,成为疾病预防㊁治疗㊁评估的有力工具㊂癌症是目前危害人类健康的重大疾病之一,其临床治疗手段主要依靠放化疗㊁手术切除及新兴的免疫治疗㊂然而,以上治疗方式存在药物毒副作用强㊁生物利用度低㊁治疗成本昂贵㊁易复发等不足,极大影响癌症的治疗进展㊂因此,E V s 的出现为癌症治疗提供了更加安全㊁高效的治疗策略,但天然产生的单一E V s 产量低㊁自体靶向能力弱且载药能力低,在疾病治疗临床转化方面的发展受限㊂因此,建立普适性强且灵活性好的多功能融合纳米囊泡是扩大E V s 实际效用的关键㊂本综述系统地总结了融合纳米囊泡的制备方法㊁分类特点㊁在癌症治疗中的应用及面临的挑战,为开发有前途的精准医疗纳米平台提供理论指导㊂关键词 细胞外囊泡;外泌体;融合纳米囊泡;膜融合;癌症治疗R e s e a r c h A d v a n c e o f H y b r i d M e m b r a n e N a n o v e s i c l e s i n C a n c e r T h e r a p yM e n g S u n 1,Y u e y u n F a n 1,J i a n i Y a n g 1,M i n HU 2*,J i n f e n g Z h a n g1*(1B e i j i n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,B e i j i n g ,1000812T h e F i r s t A f f i l i a t e d H o s p i t a l o f J i n a n U n i v e r s i t y )ʌA b s t r a c t ɔE x t r a c e l l u l a r v e s i c l e s (E x t r a c e l l u l a r v e s i c l e s ,E V s )w i t h i t s n a t u r a l b i o l o gi c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d a c -q u i r e d m u l t i -f u n c t i o n a l a d v a n t a g e s ,g r a d u a l l y i n v o l v e d i n t h e b o d y 's r e g u l a t i o n o f t h e p h y s i o l o g i c a l a n d p a t h o l o gi -c a l p r o c e s s ,b e c o m e s a p o w e r f u l t o o l f o r d i s e a s e p r e v e n t i o n ,t r e a t m e n t ,a n d e v a l u a t i o n .C a n c e r i s o n e o f t h e m a jo r d i s e a s e s t h a t e n d a n g e r h u m a n h e a l t h a t p r e s e n t .I t s c l i n i c a l t r e a t m e n t m a i n l y r e l i e s o n r a d i o t h e r a p y an d c h e m o t h e r -a p y ,s u r g i c a l r e s e c t i o n a n d e m e r g i n g i mm u n o t h e r a p y.H o w e v e r ,t h e a b o v e t r e a t m e n t m e t h o d s s t i l l h a v e s h o r t c o m -i n g s s u c h a s s t r o n g d r u g s i d e e f f e c t s ,l o w b i o a v a i l a b i l i t y ,h i g h t r e a t m e n t c o s t ,a n d e a s y re c u r r e n c e ,w h i c h af f e c t t h e p r og r e s s o f c a n c e r t r e a t m e n t .Th e r e f o r e ,t h e e m e r ge n c e of E V s f o r c a n c e r t r e a t m e n t p r o v i d e s m o r e s e c u r e a n d e f f i c i e n t m e a n s .B u t t h e l o w y i e l d ,w e a k s e l f -t a rg e t i n g a b i l i t y a n d l o w d r u g l o a d i n g a b i l i t y o f n a t u r a l l y o c c u r r i n g s i n g l e E V sh a v e li m i t e d t h e d e v e l o pm e n t o f c l i n i c a l t r a n s l a t i o n o f d i s e a s e t r e a t m e n t .S o ,t h e e s t a b l i s h m e n t o f m u l t i -f u n c t i o n a l h y b r i d m e m b r a n e n a n o v e s i c l e s w i t h s t r o n g u n i v e r s a l i t y a n d g o o d f l e x i b i l i t y i s t h e k e y t o e x pa n d t h e p r a c -t i c a l u t i l i t y o f E V s .T h i s r e v i e w s y s t e m a t i c a l l y s u mm a r i z e s t h e p r e pa r a t i o n m e t h o d s ,c l a s s i f i c a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ,a p p l i c a t i o n a n d c h a l l e n g e s o f HMN V s i n c a n c e r t r e a t m e n t ,a n d p r o v i d e s t h e o r e t i c a l g u i d a n c e f o r t h e d e v e l o pm e n t o f p r o m i s i n g p r e c i s i o n m e d i c i n e n a n o pl a t f o r m s .ʌK e y wo r d s ɔe x t r a c e l l u l a r v e s i c l e ;e x o s o m e ;f u s i o n n a n o v e s i c l e s ;m e m b r a n e f u s i o n ;c a n c e r t r e a t m e n t 中图分类号:R 45 文献标识码:A D O I :10.11967/2023211204引言生物技术迅速崛起,细胞外囊泡(E x t r a c e l l u -l a r v e s i c l e s ,E V s )凭借着自身免疫原性低㊁可修饰性强㊁载药结构优良等多重天然优势,在临床前诊断㊁疾病治疗㊁预后评估等生物学医学应用中发挥着愈加重要的作用㊂分布于各种体液中的细胞外囊泡是活细胞分泌的天然囊泡样膜结构,其内部含有核酸(D N A 或R N A )㊁蛋白质㊁脂质,广泛参与着细胞间各种信息传递和物质交换[3]㊂E V s具有异质性,继承了亲本细胞的诸多特性,现阶段的研究综合分析了的E V s 的生物来源㊁分泌途径及尺寸大小等因素,并将其主要分为三大类:外泌生命科学仪器 2023年第21卷/第6期综 述23体(E x o s o m e s ,40-200n m )㊁微囊泡(M i c r o v e s i -c l e s ,200-2000n m )和凋亡小体(A p o p t o t i c b od ie s ,500-2000n m )㊂其中外泌体(E x o s o m e ,E x o)应用较为广泛,其发生过程较为明晰,制备方法比较成熟㊂通常情况下,研究者将外泌体的产生过程总结为细胞质膜的两次 内陷 :一是胞外物质与质膜接触结合后导致的第一次质膜内陷形成了早期内体,后逐步发展为晚期内体㊂随后晚期内体在胞内发生物质交换形成大量腔内囊泡(I L V s ),进一步形成多囊泡体(MV B ),MV B 内部包含大量I L V s 的过程被称为E x o 发生过程中的第二次内陷㊂最后MV B 或与溶酶体结合,发生降解,内含物在胞内重新循环;或与细胞质膜结合,释放出包含多种生物活性物的E x o [5]㊂微囊泡尺寸稍大,目前认为细胞内钙离子激发了质膜中磷脂的重新排布,使得细胞膜直接出芽释放出微囊泡,同时,m i c r o v e s i c l e s 内也含有多种细胞活性物质,其效用正逐步得到研究拓展㊂凋亡小体是在细胞凋亡过程中产生的,是胞外囊泡中尺寸最大的一类,其内部包含着大量破损的细胞器㊁核碎片等,但a p o pt o t i c b o d i e s 的产生机制及生物学作用仍需进一步的研究发展[6]㊂细胞外囊泡的生物发生过程如图1所示,产生的E V s 分布于各种体液中,通过受体与配体的相互结合㊁内吞途径以及膜融合等多样方式参与机体的各类调节㊂癌症是目前最为致命的疾病类型之一,发病比率逐年上升,严重危害着人类的生命健康㊂临床上治疗手段主要包括传统的化疗㊁放疗㊁手术治疗以及新兴的免疫治疗和靶向治疗,然而药物毒副作用强,生物利用度低;放疗靶向性差,易造成全身性损伤;手术治疗操作难度大,患者易复发;新兴的治疗手段成本高且存在一定的安全隐患㊂因此,亟需开发普适性强㊁安全性高㊁治疗效果佳的癌症治疗策略㊂纳米药物的出现极大地促进了疾病治疗的进展,并为癌症治疗新颖策略的开发带来了新希望㊂生物来源的纳米尺寸的细胞外囊泡具有良好的载药结构,可以极大程度降低药物的毒副作用㊁提高药物利用率;同时E V s 免疫原性低,具有较好的安全性;再者E V s 具有一定的靶向能力,如归巢靶向㊁趋炎靶向等都为开发更加安全高效的癌症治疗策略提供了可靠思路[12]㊂然而,天然单一细胞来源的E V s 在癌症的治疗过程中存在产量低㊁自身靶向性弱㊁载药量低等不足,基于此,融合纳米囊泡的出现极大的拓展了E V s 的应用范畴[13]㊂融合纳米囊泡(H y b r i d m e m b r a n e n a n o v e s i -c l e s ,HMN V s )通常指由天然分泌的或者人工合成的同源或异源膜等融合而成的囊泡㊂由于HMN V s 组成及来源广泛,制备方法多样,其解决了一些天然囊泡的固有问题,逐步成为天然单一囊泡的替代品并得到广泛研究发展㊂HMN V s 的优势主要总结为以下几点:(1)可大规模制备㊂相较于传统E V s 产量低㊁限制性强的不足,HMN V s 可通过多样的制备方法获得满足实验研究需求的足够产量㊂(2)靶向性强㊂囊泡融合,在 继承 双亲本细胞特性的同时,强化了双重靶向作用㊂(3)高生物安全性㊂制备成分明确,载生物药成分的HMN V s 减小了纯纳米药物的安全风险;载化药的HMN V s 提高了药物的生物利用度㊂(4)多功能性㊂打破了天然E V s 单一有限的作用限制,拓宽了HMN V s 的应用空间,提供了更多的治疗可能性㊂综上,本文主要总结了融合纳米囊泡的制备方法及分类特点,重点讲述了HMN V s 在癌症治疗中的应用,并提出了HMN V s 在目前临床转化应用中所面临的挑战和前景,旨在激发化学㊁生物工程㊁材料科学㊁纳米医学㊁药理学和临床医学等跨学科领域的广泛研究兴趣,为开发精准纳米医疗平台奠定理论基础㊂图1 细胞外囊泡的生物发生示意图F i g .1S c h e m a t i c d i a g r a m o f b i o ge n e s i s of e x t r a c e l l u l a r v e s i c l e1 融合纳米囊泡的制备策略具有自身膜结构特点及功能的物质如脂质体㊁细胞膜或细胞外囊泡等,通过适宜的方法被融合起来,构成完整结构单元,即称为融合㊂形成的融合结构单元同时具备参与融合物质的多种功能外,还强化了某些性能,如靶向性㊁诊疗一体化特综 述生命科学仪器 2023年第21卷/第6期24性等,发挥出更为突出的作用㊂随着融合纳米囊泡领域的迅速发展,标准化㊁可重复性好㊁损伤性小及融合率高的制备方法得到不断更新和丰富㊂HMN V s 的各种制备方法如图2所示㊂图2 融合纳米囊泡的制备方法示意图F i g .2S c h e m a t i c d i a g r a m o f p r e pa r a t i o n m e t h o d o f h yb r i d m e m b r a n e n a n o v e s ic l e s 1.1 物理制备策略 共挤压法是构建HMN V s最常见的方法,其通常是指多种物质基于微型挤压器等专业性仪器,借助挤压㊁推拉等外力作用,被迫通过孔径不同的滤膜滤孔,进而产生相互融合㊁特定尺寸的融合囊泡结构[15]㊂L i 等人利用共挤压法制备了一种融合囊泡(P -E V )可用于心肌缺血损伤的治疗㊂通过冻融法提取的血小板来源细胞膜(P MV )与差速离心法得到的间充质干细胞来源胞外囊泡(M S C-E x o),按照同等比例混合并依次经过孔径大小为400n m 和200n m 的聚碳酸酯多孔膜,最终得到尺寸约为138n m 的血小板-间充质干细胞融合囊泡,该杂化囊泡既保留了血小板的粘附蛋白靶向心脏损伤处的能力,又继承了间充质干细胞分泌活化因子促进血管再生的功能,提高了心肌缺血的治疗效果㊂过滤法与共挤压法的原理相同,经常借助自动装置提高制备效率,获得目标尺寸的纳米粒子[17]㊂冻融法除常被用于破碎细胞膜外,是另外一种常用的制备HMN V s 的简便方法㊂混合膜物质在温度的循环变化下发生破碎与重聚,S a t o 等人将等比例的R AW 264.7细胞来源的E V s 与人工合成且经P E G 修饰的脂质体混合,首先放入液氮中冷冻15分钟,取出后置于室温内解冻15分钟,反复循环多次,形成目标融合囊泡㊂该融合囊泡可以正常发挥药物递送及物质交换功能,并能借助脂质体的参与提升自身的载药量㊂冻融法虽然操作简单,但其形成的融合体直径尺寸通常不均一,需要进一步配合孵育㊁离心纯化㊁挤压控制等方法完善目标产物㊂同样,超声波也是一种基于打破-再重建的原理构建融合囊泡的方法,其操作简便,也常作为辅助性HMN V s 制备手段㊂在各类HMN V s 物理制备方法中,共孵育法是对质膜伤害性最小的一种制备方法,其通常是将不同膜物质混合在一起,在37ħ(或其他较高温度)下共同孵育一段时间,膜流动融合而形成融合囊泡㊂如L i n 等人制备了一种携带有基因编辑质粒的脂质体,并将其与人胚肾细胞H E K 293F T 细胞来源的E V s 按一定比例混合,37ħ孵育12小时,成功制备出可以高效表达C R I S P R /C a s 9系统的脂质体-人胚肾细胞融合体[19]㊂然而,仅依靠混合物质共孵育来制备HMN V s 不仅需要花费较多的时间,同时孵育过程易造成膜物质的聚集,导致形成的HMN V s 尺寸大小不均一,于是共孵育法也常作为辅助制备手段㊂1.2 化学诱导策略 化学诱导方法常借助化学试剂诱导促进膜物质相互融合来构建HMN V s ㊂在诸多化学试剂中,聚乙二醇(P E G )是细胞融合最常使用的辅助试剂,且不同相对分子量的P E G具有不同的功能或促融合效率㊂P i f f o u x 等人构建了一种生物响应性的融合囊泡㊂将人脐静脉内皮细胞来源的E V s 和脂质体混合,再经P E G 诱导后形成融合囊泡,其既保留了原有的生物特性,又提高了药物的递送效率㊂同时,该团队成员还探究了具有不同分子量的P E G 诱导膜融合的效率,发现在相同的膜融合构建条件下,P E G 8000的诱导效果最佳,这为该方法的后续使用提供了理论基础㊂P E G 诱导法通常配合其他的实验方法获得尺寸更理想的囊泡,M a 等人首先利用P E G 8000修饰了包载有光热剂的人工建构脂质体,随后将脂质体与具有靶向作用的血小板E x o 混合,紧接着利用100n m 滤膜的连续挤压混合物,得到尺寸均一的融合囊泡㊂制备的载药HMN V s 具有较好的光热转换效率,可用于肿瘤的光热治疗㊂1.3 生物转化策略 生物转化策略就是借助生物技术,包括基因转染㊁基因编辑及嵌合体生物技术等,开发出功能更为丰富㊁结构更加稳定的融合生命科学仪器 2023年第21卷/第6期综 述25纳米囊泡㊂研究发现,E x o 中的各类m i R N A s 可作为疾病诊断或预后评估的标志物,因此高效检测各类m i R N A s 的策略在临床中具有广阔的应用前景㊂包膜病毒的包膜可以协助病毒与细胞膜发生融合,进而促进病毒进入细胞进行增殖转化[22]㊂基于此,G a o 等人制备了一种病毒模拟囊泡(V i r -F V ),并利用囊泡与E x o 的融合,将检测E x o 中m i R N A s 种类的时间控制在两个小时之内㊂研究人员首先利用基因工程的方法制备了表达包膜病毒表面粘附蛋白的囊泡,随后与m i R N A 的标记分子共挤压,得到模拟病毒特性的囊泡V i r -F V ㊂然后V i r -F V 与E x o 表面过表达的唾液酸特异性结合并发生融合,融合后的V i r -F V 释放出其中的分子信号标记,发挥快速检测m i R -N A s 种类的作用㊂通过此检测手段对比肿瘤E x o与正常E x o 中m i R N A s 的种类,可以更好的发挥疾病前诊断与治疗后评估的作用,推动了E x o 临床转化应用的发展㊂制备策略优点缺点参考文献物理制备策略共挤压法融合率高;载药量高;尺寸合适;产量高操作复杂;膜物质重排;质膜损伤[16]冻融法操作简便;耗时短;成本低膜聚集;内容物泄露;分离纯化难[18]超声法操作简便;融合效率高;成本低结构破坏;载药量低尺寸控制难[24]嵌合体指的是借助核移植等生物技术合成的具有不同遗传性状的生物体(如组织㊁器官或人),其内部遗传物质发生较大变化[25]㊂于是,基于嵌合体技术制备的HMN V s 更接近自然分泌产生的细胞外囊泡,功能多样的同时具有更加显著的稳定性㊂例如:M a 和W e i 的团队创新性的利用嵌合体技术成功构建了可用于肿瘤免疫治疗的HMN -V s [26]㊂首先,研究人员利用核移植技术将肿瘤细胞的细胞核移植到去核的M 1型巨噬细胞中,随后通过进一步激活与培养形成了嵌合体细胞h -M P ,h -M P 自然分泌出有双重性状的嵌合体胞外囊泡(a MT-E x o s )㊂研究发现,a MT-E x o s 一方面可以靶向肿瘤,另一方面可以增强对肿瘤细胞的免疫杀伤作用㊂巧妙地使用嵌合体技术制备HMN V s,为制备功能更加优良㊁结构特性更加稳定的融合囊泡提供了新思路㊂综上所述,优缺点各异的HMN V s 制备方法显著增加了囊泡的产量,克服了E V s 在生物学应用及临床转化中的不足,具有广阔的应用前景㊂表1总结了上述HMN V s 制备策略的优缺点,研究人员可依据其选择合适的制备方法,进一步发挥HMN V s 的应用优势㊂表1 现阶段融合囊泡的制备策略及优缺点T a b .1A d v a n t a g e s a n d l i m i t a t i o n s o f t h e c u r r e n t m a j o r p r e p a r a t i o n t e c h n o l o gi e s o f H M N V s 物理制备策略共孵育法操作简便;作用条件简便;膜伤害性小;成本低质膜聚集;融合率低;耗时长;尺寸控制困难[19]化学诱导策略P E G诱导法融合率高;操作简便;成本低质膜聚集;潜在损伤及污染;尺寸控制困难[20,21]生物转化策略基因编辑法融合率高;载药量高;功能多样;应用广泛操作复杂;潜在生物安全问题;成本昂贵[23]嵌合体技术融合率高;载药量高;途径精准安全;制备可规模化操作复杂;成本昂贵;技术未成熟;伦理问题[26]2 融合纳米囊泡的分类HMN V s 在生理环境中更加稳定,循环时间延长,抗吞噬能力增强,特异性靶向能力增强,具有无穷的应用潜力㊂随着制备技术的日益完善,融合纳米囊泡的类型也逐渐增多,现阶段,研究以组成HMN V s 膜成分来源的不同,将其简要归纳为三大类:(1)同源或异源膜物质融合制备的HMN V s ;(2)细胞膜与脂质体融合制备的HMN -V s ;(3)嵌合体生物技术制备的HMN V s㊂2.1 同源或异源生物膜物质融合制备的HMN -V s 研究将均由细胞膜或均由细胞外囊泡融合构建的融合囊泡归纳为同源膜物质融合制备的HMN V s㊂研究发现,红细胞膜具有良好的生物相容性和较长的体内循环时间,因此常被用作药物的载体,并且衰老或损伤的红细胞可以促进抗原递呈细胞的摄取,进而可增强树突状细胞的免疫效应㊂于是H a n 等人将衰老的红细胞膜与肿瘤细胞(4T 1细胞)膜融合构建了HMN V s,随后HMN V s 表面的肿瘤抗原经抗原递呈细胞递呈,激活了树突细胞,最终发挥对肿瘤的免疫杀伤作用[24]㊂M e n g 的团队通过共挤压的方法先将4T 1综 述生命科学仪器 2023年第21卷/第6期26和B 16-F 10两种肿瘤细胞膜制备成均一的纳米囊泡,再将纳米囊泡融合成HMN V s,并将其应用于肿瘤的免疫治疗中㊂C h e n 等人将三种细胞膜来源的纳米囊泡进行融合,得到的HMN V s 可以发挥双重阻断C D 47/S I R P a 和P D-1/P D-L 1通路的作用,极大程度上防止了肿瘤的复发和转移㊂异源膜物质合成的HMN V s 则是指由细胞膜与细胞外囊泡融合制备的融合纳米囊泡,在实现结构稳定性的同时丰富了HMN V s 的效用㊂Z h a n g 等人融合了具有促再生作用的间充质干细胞外泌体(M S C-E x o s)与单核细胞膜,得到的HMN V s 在靶向受损心肌的同时还可以促进组织的再生,为心肌损伤修复提供了新颖的治疗策略㊂C h e n g 等研究人员将M S C-E x o s 与血小板膜杂交,制备的HMN V s 在减轻炎症的同时促进了血管生成,提高了心肌缺血再灌注损伤的治疗效果㊂2.2 细胞膜与脂质体融合制备的HMN V s 尽管天然细胞制备的HMN V s 已广泛应用于各种生物医学领域,但其载药量低㊁稳定性弱㊁制备工艺复杂等问题仍然阻碍着HMN V s 的进一步发展㊂幸运的是,脂质体的出现为HMN V s 的制备提供了新思路㊂脂质体是一种人工合成的小型囊泡,具有与E V s 类似的脂膜结构,其制备工艺成熟,载药性能优良,适应性强,现被逐步应用于HMN -V s 的构建㊂将天然细胞来源的生物膜与人工合成的脂质体结合,提升了HMN V s 的载药量㊁增强了HMN V s 的生物相容性,也赋予了HMN V s 的更多的功能㊂例如:巨噬细胞来源的E V s 具有靶向肿瘤的作用,R a y a m a j h i 等人将制备的脂质体同巨噬细胞来源的E V s 相结合制备了HMN V s ,并进一步向融合囊泡中装载了临床药物阿霉素,减少化药毒副作用的同时,有效提高了乳腺癌的治疗效果㊂L i n 等人制备了可以显著提高基因编辑效率的融合纳米囊泡[19]㊂研究人员将H E K 293F T 来源的E x o s 与脂质体共孵育初步制备了HMN V s ,然后将表达C R I S P R /C a s 9的质粒成功的装载入融合囊泡中,该HMN V s 可以被M S C s 成功内吞,并操纵靶基因在M S C s 中高效表达㊂2.3 嵌合体生物技术制备的HMN V s 与传统HMN V s 的制备方式不同,嵌合体技术制备的HMN V s 所含遗传信息发生了融合变化,以自然分泌的方式产生出的融合囊泡具有更加稳定的结构和优良的生物相容性,同时也具有更加自然贴切的功能㊂例如M a 和W e i 的团队联合构建的兼具肿瘤细胞归巢靶向作用以及巨噬细胞肿瘤杀伤作用的嵌合体HMN V s (a MT-E x o s)有效地激活了T 细胞,激发了肿瘤的免疫杀伤作用㊂图3为利用人体免疫细胞与肿瘤细胞制备嵌合体,进而自然分泌得到嵌合体HMN V s 的过程㊂现阶段,依据嵌合体技术创新性开发制备嵌合体HMN -V s,为肿瘤个性化㊁多级联治疗策略的开发提供了便利[26]㊂图3 用于进行肿瘤治疗的嵌合体融合囊泡的制备示意图F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f t h e p r e pa r a t i o n o f c h i m e r i c f u s i o n v e s i c l e s f o r t u m o r t h e r a p y3 融合纳米囊泡在癌症治疗中的研究进展癌症严重影响着人们的生命健康,传统的治疗方法存在着全身毒副作用强㊁成本高㊁易复发等问题,虽然细胞外囊泡在癌症的治疗中取得了一定的进展,但仍需解决其产量低㊁靶向能力弱㊁载药量低㊁作用效果单一等不足[7]㊂因此,亟需在改进传统治疗方法的同时开发新的治疗策略,而具有创新性的HMN V s 凭借自身多重优于天然E V s 的特点,在癌症治疗中显现出愈加突出的潜力㊂为了克服腹腔热灌注化疗(H I P E C )治疗转移性腹膜癌(m P C )过程中存在的药物递送障碍和高耐药性的问题,L v 等人构建了由热敏脂质体和基因工程外泌体融合的融合纳米囊泡(gE T L N P s ),并且在g E T L N P s 中同时加载了治疗药物多西他赛(D T X )和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-C S F ),以配合H I P E C 治疗[36]㊂最终HMN V s 与H I P E C 联合治疗策略显著增加了药物的穿透力,提高了药物利用度,同时促进巨噬细胞向M 1的重极化,达到抑制C T 26来源的m P C 异种移植瘤生长的效果㊂Z h o u 的团队通过融合肿瘤来源的E V s 膜和磷脂膜合成了稳定的杂合脂质纳米囊泡(L E V s ),实现了高效递送s i R N A 到肿瘤部位的目的,推动了肿瘤的基因治疗的研究进生命科学仪器 2023年第21卷/第6期综 述27展[37]㊂值得关注的是,L E V s 不同于常见的脂质载体,其在递送核酸时主要通过高尔基体和内质网通道,绕过内吞途径,完成溶酶体逃逸,将s i R -N A 精确地转运到H C C 肿瘤细胞中,从而促进瘤内积累和s i R N A 的高效转染,大大增强抑癌效果㊂此外,针对产生耐药性的卵巢癌,L i 等人成功制备了脂质体与肿瘤外泌体融合的载药HMN -V s ,一方面借助肿瘤细胞膜过表达的C D 47进行肿瘤归巢靶向,减少纳米颗粒被吞噬的风险;另一方面,结合s i R N A 干扰疗法包载m i R 497及治疗药物雷公藤甲素,实现了阻断耐药通路和杀伤肿瘤细胞的双重功效㊂除了化疗和基因治疗,HMN V s 还常用于肿瘤的光热治疗(P T T )及免疫治疗㊂例如,J i a n g 等人在M C F-7细胞膜和红细胞膜融合构建的HMN V s 中加入了光热剂黑色素纳米粒子,增强光热转换效率的同时也提高了靶向肿瘤的能力,延长了药物的血液循环时间,极大地增加了对肿瘤的杀伤作用㊂同时,为了提高肿瘤P T T 治疗效果,B u 等人将四氧化三铁(F e 3O 4)包裹在血小板细胞膜与肿瘤干细胞膜融合制备的HMN V s 中,降低了纳米粒子被清除的风险,提高了肿瘤靶向性,同时结合核磁共振成像,增强了P T T 治疗头颈部鳞状细胞癌的疗效[35]㊂近年来,研究人员为了提高癌症的治疗效果通常会采取联合治疗策略,也取得了一定的突破性进展㊂W a n g 等人实现了化疗与P T T 的联合治疗㊂首先利用红细胞(R B C )膜与B 16-F 10质膜构建了融合R B C-B 16,接着制备了化疗药物阿霉素(D O X )和P T T 剂C u S 纳米颗粒的混合纳米颗粒D C u S ,随后D C u S N P s 被R B C-B 16融合囊泡进一步包裹,形成D C u @[R B C-B 16]N P s ,该HMN V s 的制备过程如图4A 所示㊂与未涂覆的C u S N P s 相比,仿生HMN V s 表现出更长的循环寿命和更好的同源靶向能力,表现出显著的黑色素瘤化学光热治疗效果㊂目前正在进行临床和临床前研究的免疫疗法正逐步改变着癌症治疗方式,其可能通过激活肿瘤部位的抗肿瘤免疫细胞群和重塑肿瘤免疫抑制微环境来实现根除癌症的目的㊂研究发现,P T T 可以诱导肿瘤的免疫治疗,如M a 等人将血小板膜与光热敏感脂质体融合,并向其中嵌入了铁铵(F A C )和葡萄糖氧化酶(G O x ),成功构建了可用于级联协同抗癌治疗的双靶向融合纳米囊泡(F G @P E L )㊂其中,脂质体的双分子层中加入了光热剂C y pa t e ,其引发的P T T 可以通过上调肿瘤浸润T 细胞和增加I N F γ的分泌来诱导体内免疫应答,进一步增强了G O x 和F A C 引起的铁死亡敏感性, 多管齐下 ,协同发挥抗肿瘤作用㊂此外,使用革兰氏阴性菌分泌的各种膜组件如外膜囊泡(OMV )或借助自体肿瘤细胞膜等,都可以作为肿瘤抗原或佐剂起到直接激活免疫系统的作用,实现个性化免疫治疗㊂基于此,Z h a n g 的团队将肿瘤细胞膜(m T )与细菌OMV 融合,开发出新型多功能融合纳米囊泡m T OMV ,可同时增强双侧肿瘤模型的先天性和适应性免疫反应[42]㊂同时,合成的m T OMV 具有良好的生物相容性,不仅能抑制原发肿瘤生长,还能抑制肿瘤肺转移,具有巨大的临床转化应用潜力(图4B )㊂图4 融合囊泡用于癌症治疗的制备及应用示意图㊂A :融合纳米囊泡用于化疗与P T T 的肿瘤联合治疗;B :融合纳米囊泡用于肿瘤的免疫治疗㊂F i g .4S c h e m a t i c d i a g r a m o f p r e p a r a t i o n a n d a p pl i c a -t i o n o f f u s i o n v e s i c l e s i n c a n c e r t h e r a p y.A :F u s i o n n a n o v e s i c l e s f o r t u m o r c o m b i n a t i o n t h e r a p y w i t h c h e m o -t h e r a p y an d P T T ;B :F u s i o n n a n o v e s i c l e s f o r i mm u n o t h e r -a p y of t u m o r s .4 融合纳米囊泡面临的挑战融合纳米囊泡(HMN V s )作为天然E V s 极富前途的生物医用替代品,已经成为靶向输送不同诊断试剂和治疗药物的个性化高效纳米平台㊂值得注意的是,与天然E V s 相比,HMN V s 整合了囊泡本身的生物学特性及人工修饰的丰富功能,具。
纳米农药研究现状和展望-崔海信
14
改善剂型功能是农药高效利用的关键途径
农药原药 难溶化合物 剂型加工 农药制剂 兑水稀释 农药药液 农药施用 雾化分散
分散性差
沉积性差 生物活性低 降解缓慢
靶标作物利用率不到30%;有害生物受药量不足0.1%
15
纳米农药理论基础
运用纳米药物学的理论与方法,通过纳米材料制备技术,通 过纳米载体、药效成分与助剂的有效复合,创制具有靶向传输、 智能释放、环境效应等功能的农药新剂型,是发展高效安全的 绿色农药新产品的重要科学途径。主要纳米载药体系如下: (1)纳米微乳 (2)纳米颗粒 (3)纳米微囊 (4)纳米微球 (5)纳米溶胶 (6)纳米混悬剂 (7)固体纳米分散体
采用聚合交联制备中空微球 纳米载药系统,通过合理化 设计调控农药释放行为。
多空复合物微球
溶剂对载药微球形貌影响
三氯甲烷 二氯甲烷
载药微球与普通微球形貌
38
阿维菌素/多孔二氧化硅纳米微球
通过调控纳米微球的孔状结构,
实现农药释放的精准调控,可 以显著延长阿维菌素等生物农 药的持效期。
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5、纳米混悬剂
地 表 水
水产品
农产品残留、环境污染、生物多样性破坏、生态退化。
12
我国农药产业升级面临严峻挑战
我国年产农药 260余种,产量 300万吨,产值 2000 亿元。
产品结构以仍可湿性粉剂和乳油制剂为主,有机溶
剂用量大,高效、环保与高值化产品比例不高。 农药行业面临国内外农药规制和市场竞争双重压力, 环境友好型农药已经产品更新换代的发展主流。
膜乳化与O/W单乳法相结合
相反转乳化
采用聚合交联制备中空微球纳米载药系 统,通过合理化设计调控农药释放行为。
纳米囊泡研究进展
目 录
• 纳米囊泡简介 • 纳米囊泡的制备方法 • 纳米囊泡在药物输送方面的研究进展 • 纳米囊泡在生物医学成像方面的研究进展 • 纳米囊泡在其他领域的研究进展 • 挑战与展望
01 纳米囊泡简介
定义与特性
定义
纳米囊泡是一种由脂质、蛋白质 和核酸等生物分子构成的封闭双 层膜结构,具有纳米级别的尺寸 。
规模化生产问题
工艺控制
纳米囊泡的制备过程涉及复杂的物理和化学机制, 难以实现规模化生产的工艺控制。
成本问题
目前纳米囊泡的制备成本较高,限制了其在医疗、 工业等领域的应用。
质量稳定性
规模化生产过程中,纳米囊泡的质量和性能稳定 性难以保证。
新材料与新技术的应用
新材料研发
探索具有优异性能的新型纳米囊泡材料,以提高其生物相容性、 稳定性和功能性。
共安全。
06 挑战与展望
安全性与生物相容性问题
长期毒性
纳米囊泡在体内的降解和排泄机制尚不明确,长期使用可能对健 康产生潜在的毒性风险。
免疫反应
纳米囊泡作为外来物质,可能引发免疫系统的排异反应,影响其 在体内的稳定性。
生物相容性
不同生物体系对纳米囊泡的相容性存在差异,需要进一步研究以 优化纳米囊泡的生物相容性。
纳米囊泡可以用于生物传感器的制备,通 过与目标分子的特异性结合,实现对生物 分子浓度的快速、灵敏检测。
02 纳米囊泡的制备方法
自组装法
01
02
03
分子自组装
利用分子间的相互作用力, 将分子组装成纳米囊泡。
液晶自组装
利用液晶的特性,通过液 晶相变形成纳米囊泡。
聚合物自组装
利用聚合物链的折叠和缠 结形成纳米囊泡。
携带磁性纳米颗粒载药微囊的制备及肿瘤治疗的应用研究进展
了磁 性脂 质 体 在 静 磁 场下 的磁 靶 向性 。C h e n和
A m s t a d 等 圳将 疏 水 性 磁 性 纳 米 颗 粒 镶 嵌 在 磁 性 脂 质 体 的模 壳 内 , 结 果 表 明磁 性 脂 质 体 在交 变磁 场 下 既有升温效果 , 也 有 受 控 荧 光 释 放 行 为 。N o b u t o 和
合颗粒作为药物载体 , 进入生物体后 , 在磁场 的作用
下, 磁 性 载药 微 粒 富集 于 病 变部 位 , 所 负 载 的药 物受 控 释放 , 实 现靶 向治疗 b ; 此外 , 磁性 纳 米颗 粒在 交 变 磁 场 作 用 下 能 产 生 热 能 , 还 可 实 现 局 部 热 疗 。 因
现 了对 负载 抗癌药 物 ( 阿霉 素 ) 的可控 释 放 。B e a l l e 等 将 水 溶 性 氧 化 铁 纳 米 颗 粒 ( 7 n m, 9 n m) 包 裹 在 脂 质体 内 , 所 制 备 的磁 性脂 质体 在 交 变 磁 场 作 用 下 具有显 著 的升温效 果 7 n m( A T = 1 4 . 9  ̄ 0 . 5 ℃) , 9 n m ( A T = 4 0 . 7  ̄ 0 . 5 ℃) , 能够 实 现磁热 疗 , 并通 过 MR I 证 实
l O
中国肿瘤临床 2 0 1 4 年第4 1 卷第1 期 C h i n I C l i n O n c o l 2 0 1 4 , V o 1 . 4 1 , N o . 1 W W W . c j c o . c n
随着 化 疗 在 肿 瘤 综 合 治 疗 中 的重 要 性 提 高 , 药 物 载 体 技 术 也 取得 了显 著 发 展 …。尤其 随着 纳 米 技 术 与 现 代 医 学 和 生 物 学 的 交叉 融 合 , 纳 米 生 物 医学 取 得 了长 足发 展 。其 中磁 性 纳米 材 料 由于其 独 特 的 性 能而 备受 关 注 , 磁 靶 向药 物传 递 系统 是 以磁 性 复
纳米囊泡负载-概述说明以及解释
纳米囊泡负载-概述说明以及解释1.引言1.1 概述纳米囊泡负载是一种新兴的药物传递系统,其具有很大的潜力在医学领域发挥作用。
纳米囊泡是一种由纳米尺寸的脂质或聚合物构成的囊泡,其大小通常在10-100纳米之间。
与传统的药物传递系统相比,纳米囊泡具有独特的优势。
首先,纳米囊泡具有较高的稳定性。
由于其纳米尺寸的特点,纳米囊泡可以稳定地悬浮在溶液中,并能够在体内长时间循环。
这种稳定性能够保护药物免受生理环境的影响,从而提高药物的传递效果。
其次,纳米囊泡具有较大的药物装载容量。
纳米囊泡内部的空间可以容纳多种药物,包括水溶性和脂溶性药物。
这种高药物装载容量使纳米囊泡成为一种理想的载体,能够同时传递多种药物,从而提高治疗效果。
此外,纳米囊泡还具有可调控的释放特性。
药物可以通过改变纳米囊泡的组成和结构来实现缓慢和可控的释放。
这种可调控的释放特性可以实现药物的持续释放,从而减少药物的剂量和频率,提高患者的便利性和治疗效果。
纳米囊泡负载的应用也非常广泛。
它可以用于治疗癌症、感染性疾病和神经系统疾病等多种疾病。
通过调整纳米囊泡的物理化学性质和表面功能化修饰,可以实现药物的靶向传递和细胞内递送,从而提高药物在病灶部位的浓度和疗效,同时减少对正常组织的毒副作用。
尽管纳米囊泡负载具有许多优势,但也面临一些挑战。
例如,纳米囊泡的制备方法需要精确控制,以确保其稳定性和药物装载能力。
此外,纳米囊泡在体内的生物分布和代谢也需要进一步研究,以确保其安全性和可行性。
对于纳米囊泡负载的未来发展,还有许多方向可以探索。
例如,可以进一步改进纳米囊泡的制备方法,以提高其稳定性和装载能力。
另外,可以将纳米囊泡与其他药物传递系统相结合,以实现更好的治疗效果。
同时,纳米囊泡的应用领域也还有待拓展,可以探索更多疾病的治疗策略。
总之,纳米囊泡负载作为一种新兴的药物传递系统,具有许多优势和应用潜力。
通过进一步的研究和开发,纳米囊泡负载有望在医学领域发挥重要作用,为疾病治疗带来新的机会和挑战。
纳米载药系统的研究进展
中 图分 类 号 :Q4 0 6 R 4 T 6 . ;95
文 献 标 识码 : A
文 章 编 号 :0 6 9 12 1 )4—0 8 0 10 —4 3 (00 1 0 2— 2
综述报告
纳米 载 药 系统 的研 究进 展
吉顺莉 , 张春燕 , 戈延茹
( 江苏大 学 药学院 , 江苏 镇 江 2 2 l ) 10 3
2年 1第 期 0 第 卷 l 1 9 4 0
摘 要 : 米 粒 是 现代 药荆 学研 究 的 热点 , 体积 微 , 、 纳 其 J 结构 特 殊 , 医药 领 域 中显 示 出特 殊 的优 势 。 、 在 该文 根 据 近年 来 文献 , 对纳 米 粒 的特 点 、
统 分 布 集 中 的肝 、 等靶 部 位 和连 接 有 配 基 、 体 、 底 物 所 在 的 脾 抗 酶
用于制备某些 高分子材料的纳米粒 。 l m n Al an等 用本法制备 了载 e 抗 精 神 病 药 svxpn aoei e的 聚乳 酸 ( L 纳 米 粒 , 封 率 达 9 % 。 P A) 包 5 该
1 2 增 加 药物 的 吸 收 .
聚合物的非溶剂 , 聚合 物 材 料 因 溶 解 度 下 降 可 沉淀 出来 , 药物 包 将 裹形 成 纳 米 粒 。 用 的非 溶 剂 为水 。 常
高压乳匀法 : 早期应用 于脂 肪乳 等制备 , 其分散过程集合 了涡
旋 、 化 、 切 、 撞 和 强 烈 混 合 等 多种 作 用 , 制 备过 程 中 可完 成 空 剪 碰 在 灭 菌 , 满足 大 规 模 生 产 的要 求 。 a ae等 I 亲水 性 药 物 盐酸 普 能 Ntl hi 将 萘洛 尔 采 用 此法 成 功 制 得 了高 包封 率 P G L A纳 米 粒 。 超 临 界 流 体 技 术 : 聚合 物 或 药 物 溶 解 在 超 临 界 液体 中 , 该 将 当 液 体 通 过 微 小 孔 径 的喷 嘴减 压 雾 化 时 , 着 超 临 界 液 体 的迅 速 汽 随 化, 即析 出 固体 纳 米 粒 。 法 常用 于相 对 分 子 质 量 在 1 0 该 000以下 的 聚 乳 酸 纳 米粒 的制 备 , 不适 合 于 相对 分 子 质 量 更 大 的 聚 乳 酸 , 但
聚磷酸酯纳米凝胶载药系统的研究进展_熊梦华
东南大学学报(医学版)J S o u t h e a s t U n i v (M e d S c i E d i ) 2011,F e b ;30(1):262-268A C S N a n o ,2009,3(8):2329-2339.[59]T A L L E YCE ,J U S I N S K I L ,H O L L A R S CW,e t a l .I n t r a -c e l l u l a r p H s e n s o r s b a s e do ns u r f a c e -e n h a n c e dR a m a ns c a t -t e r i n g [J ].A n a l C h e m ,2004,76(23):7064-7068.[60]W A N GZY ,B O N O I UA ,S A M O CM ,e t a l .B i o l o g i c a l p Hs e n s i n g b a s e d o ns u r f a c e e n h a n c e d R a m a ns c a t t e r i n g t h r o u g ha 2-a m i n o t h i o p h e n o l -s i l v e r p r ob e [J ].B i o s e n sB i o e l ec t r o n ,2008,23(6):886-891.[61]K N E I P P J ,K N E I P P H ,WI T T I GB ,e t a l .O n e -a n d t w o -p h o -t o ne x c i t e do p t i c a l p H p r o b i n g f o rc e l l su s i n gs u r f a c e -e n -h a n c e dR a m a n a n d h y p e r -R a m a nn a n o s e n s o r s [J ].N a n oL e t t ,2007,7(9):2819-2823.[62]P A L L A O R OA ,B R A U NGB ,R E I C HNO ,e t a l .M a p p i n gl o c a l p H i nl i v ec e l l su s i n ge n c a p s u l a t e df l u o r e s c e n t S E R S n a n o t a g s [J ].S m a l l ,2010,6(5):618-622.[63]L I W Y ,C A M A R G O P H C ,L UXM ,e t a l .D i m e r s o f s i l -v e r n a n o s p h e r e s :F a c i l es y n t h e s i s a n dt h e i r u s e a s h o t s p o t s f o r s u r f a c e -e n h a n c e d R a m a n s c a t t e r i n g[J ].N a n o L e t t ,2009,9(1):485-490.(本文编辑:何彦梅) [收稿日期]2010-10-23 [修回日期]2010-11-05[作者简介]熊梦华(1985-),男,浙江义乌人,在读硕士研究生。
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摘要纳米囊作为一种新型的纳米级药物载体系统,具有小粒子特征,可以穿越生物膜屏障和网状内皮组织系统到达人体特定部位。
本文对纳a米载药囊研究进展进行了综述,对于纳米囊制备方法、载药种类、囊材选取以及生物学评价等进行了着重介绍,并对未来进行了展望。
随着近年来对于纳米载药囊的进一步研究和科学技术的发展,将纳米载药囊的发展推向了新的阶段。
关键词:纳米囊制备方法载药生物学评价AbstractNanocapsule is a kind of Nanoparticles drug delivery system , it can pass through biological membrane barrier and meshy endodermis system to reach certain parts of body. The progress of researches on drug-loaded nanoparticles was summarized in this review. The major emphasis was laid on the preparation of nanoparticles, type of drug-loaded, selection of nanoparticles and biocompatibility evaluation. Additionally, we made a perspective of the development in this field. With further research of drug-loaded nanoparticles and development of science and technology, it will push the application of drug-loaded nanoparticles in new field.Key words: Nanocapsule Preparation Drug-loaded Biocompatibility evaluation引言纳米囊是粒径10~500nm的固状胶态粒子,活性成分通过溶解、包囊作用位于粒子内部,或者通过吸附、附着作用在粒子表面。
所用辅料多为天然或合成生物可降解的高分子材料,可用于包裹亲水性药物,也可用于包裹疏水性药物。
根据材料的性能,适合于不同的给药途径,如静脉注射的靶向作用、肌肉或皮下注射的缓控释[1]作用。
口服给药的纳米囊也可用非降解性材料。
纳米药学[2]是运用纳米科技的理论与方法,在传统的药学和现代药学的基础上,开展药学研究与实践的新兴边缘学科。
就目前研究而论,药物传递系统纳米囊及相关技术主要用于促进药物溶解、改善药物吸收、提高药物靶向性[3]以及提高药效等,涉及给药途径包括注射给药、口服给药、局部给药等,近年来更关注于研究纳米系统对药物靶向传输作用。
本文将对纳米载药囊的近期国内外研究进展作一综述。
制备方法乳化聚合法乳化聚合法[4]是一种经典的、常用的高分子合成方法,也是目前制备纳米囊最主要的方法之一。
分散介质中,在乳化剂存在下,利用机械搅拌或者超声波将药物和聚合物单体分散成纳米大小,然后引发聚合反应,与此同时形成的聚合物对药物进行包裹。
常使用水作分散介质。
影响其载药量[5]的因素有pH值,乳化剂浓度,微粒大小,分子量等。
界面聚合法界面聚合法[6]是单体从一侧向界面扩散,催化剂从另一侧向界面扩散,药物位于中间的液体分散相内,利用界面处发生的聚合反应制成包囊药物的纳米粒。
分散方式一般采用在表面活性剂作用下的机械分散法, 为了获得纳米大小的胶囊微粒, 通常使用带毛细管的细针头注射器, 并把注射器针头放在离液面很近的距离, 再在针头与液面之间加上高压直流电。
界面沉淀法界面沉淀法[7]先让药物和高分子或小分子化合物作用形成药物的盐形式或让盐在转化成自由酸或自由碱,是药物的水溶性下降而稳定性提高;其次把高分子载体溶于有机相,而药物溶于油相;再把此两相体系注入含有表面活性剂的水溶液中。
有机溶剂迅速地穿透界面,显著地降低界面张力,自发地形成纳米微粒,使得逐渐不溶的高分子向界面迁移、沉淀,最终形成纳米级药囊。
超临界流体法超临界流体法[8]因其不造成环境污染,制得的纳米囊不含有有机溶剂,且纯度高而逐步获得重视。
超临界流体法可分为超临界快速膨胀法和超临界反溶剂法。
超临界快速膨胀法是将聚合物溶于一种超临界流体中,该溶液经导管引入并由一喷嘴快速喷出,聚合物因在超临界流体溶解度急剧降低而沉降,沉降的聚合物中将不会残留溶剂。
超临界反溶剂法是将聚合物溶解在一种合适的溶剂中,这种溶液通过导管快速引入一种超临界流体中,此超临界流体可完全提取溶解聚合物的溶剂而使聚合物沉降,形成极细微粒。
自组装法自组装法[9]指的是具有特殊结构的单个分子,在一定的条件下自行反应组装,并能对反应程度及产物的形貌、大小进行自动控制。
载药种类难溶性药物难溶性药物[10]在水中溶出速率低,机体吸收差,生物利用度低,提高其溶出速率是药剂学需要解决的问题。
纳米囊是解决办法之一。
水溶性药物水溶性药物[11]即蛋白质、多肽和DNA类药物。
纳米囊表面修饰纳米囊载药输送系统[12~13]存在几个问题:首先,现在的载体材料多为生物降解性天然或合成高分子,连续使用易产生毒性;其次,由于纳米囊在体内对单核细胞吞噬系统(mononuclear phagocyte system,MPS)的趋向性,使其在网状内皮系统[14](riticuloendothelial system,RES)的分布增加且体内循环时间减少,虽然在特定情况下这种被动靶向有利于疾病的治疗,但在大多数情况下,对于导向治疗是不利的,它会在一定程度上妨碍这些纳米制剂对其他器官组织的靶向性,而限制其应用。
再者,药物对人体是一种异源蛋白,经血液注入人体会被免疫系统识别,大约在两周的时间内就可以产生抗药抗体,中和再次注入的药物,使药物失效或被清除。
同时多数药物为疏水性的,它们在与纳米载药颗粒偶联时可能产生沉淀,因此在制药过程中药物的微溶性也是一个经常困扰人们的问题。
为了使药物在体内有长循环性和水溶性,并且增加药物携带量,对于纳米载药囊的修饰成为必要。
表面修饰材料以PEG、PEO等为表面修饰材料用PEG对纳米囊进行表面修饰[15]是近年来制备长循环纳米粒的一个热点。
实现修饰的方法大多是预先将PEG与聚乳酸或磷脂酰胆碱等化学结合,然后再制备纳米囊;也可采用疏水键吸附或者电性结合的方法以壳多糖[16]、环糊精等多糖为表面修饰材料这些材料的亲水性质可以延长纳米囊在体内的循环时间和减少巨噬细胞的捕获,其中两亲性的环糊精作为纳米囊表面修饰剂还可以起到增加药物包封率和载药量的效果。
阴离子多糖类聚合物肝素也可以作为亲水性部分与聚甲基丙烯酸甲酯形成两亲性共聚物纳米囊,肝素的抗凝活性作用可以阻止血液成分对纳米囊的黏附以及对抗血浆蛋白对药物的竞争而延长循环时间。
纳米载药囊性质研究纳米载药囊性质的研究包括透射电镜(TEM)、动态光散射测量纳米囊大小;ZETA电位仪或光子相关光谱法和激光多普勒风速测定法联用测定纳米囊的ZETA 电位,电位值的大小影响着纳米囊的分散稳定性;采用1H-NMR,分别选用CDCl3和DO作溶剂考察亲水性基团的含量。
2纳米载药囊的生物学评价纳米载药囊[17]按照同人体的接触部位的不同一般可分为两类:用于心血管系统与血液直接接触和同心血管以外的组织和器官接触。
前者主要考察与血液的相互作用, 称为血液相容性;后者主要考察与组织的相互作用, 称为组织相容性或一般生物相容性。
事实上, 组织相容性已经有成熟的评价方法。
而血液相容性涉及的各种反应比较复杂, 很多机制尚不明确, 实验方法多数还不成熟, 通常情况下, 微囊表面在与血液接触的数秒内首先被吸附的是血浆蛋白(白蛋白、γ球蛋白、纤维蛋白原等), 接着发生血小板黏附、聚集并被激活, 同时一系列凝血因子相继被激活, 参与血栓形成, 血管内形成血栓将引起机体致命性后果。
血液相容性、在血液循环系统中的停留时间及被MPS 系统吞噬情况是目前研究的热点。
纳米囊的研究展望综上所述,纳米囊作为新型载药系统具有发展前景[18]。
尽管商品化程度并不高,但经过了若干年的研究开发,已经取得了令人瞩目的成绩。
尽管纳米技术应用于中药领域, 现在还刚刚起步,仍有许多问题需要解决,但发展前景无可估量。
我国首项将纳米技术应用于中草药加工领域的纳米级中药微囊生产技术已经在西安国家高新技术产业开发区诞生并通过了产品技术鉴定。
20世纪90年代以来,人们开始把纳米药物载体应用于神经精神科学。
近年来,纳米微囊制剂发展迅速,但特殊性能的纳米微囊优势明显,具有广阔的应用前景,特别是在抗肿瘤药物的释放系统中潜力更大。
但是绝大部分纳米微囊的研究尚停留在实验室阶段,进入临床的很少,而且各种具有特殊性能的纳米微囊在制备工艺上还有不少问题亟待解决, 在临床应用方面亦有许多值得探讨之处。
总之, 纳米载药囊作为新型载药系统具有发展前景。
尽管商品化程度并不高, 但经过了若干年的研究开发, 已经取得了令人瞩目的成绩。
目前负载药物已经从普通的药物发展到了涵盖生长激素、胰岛素、疫苗、抗肿瘤药物等多种药物, 从西药发展到了中药的提取成分, 有巨大的潜在应用领域。
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