纳米药物的研究现状与展望_张继瑜

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目前用于制备纳米给药系统的载体主要是合成类可 生物降解的高分子聚合物和天然的大分子体系 。其优点 是 :毒性低 ,生物相容性好 ;高分子聚合物纯度高 ,性能易
控制 ,选择性强 ; 聚酯高分子具有良好的生物降解性能 。 该体系以脂肪族聚酯为主 ,主要包括聚已内酯 ( PCL ) ,聚 乳酸 (即聚丙交酯 , PLA ) ,聚乙交酯 ( PGA ) ,聚乙交酯丙交 酯 ( PLGA)等以及它们的共聚物 。 PCL具有优良的生物相 容性及药物渗透性 ,但溶点较低 ,且高度结晶 ,降解速率较 慢 ; PLA 具有良好的生物相容性及生物可吸收性 ,在降解 后不会遗留任何环保问题 ,在医用领域已被认为是最有前 途的可降解高分子材料 ,但同样地它的结晶性很强 ,降解 速度慢 ; PLGA 共聚物 ,因组分 PGA 亲水性强 ,降解速度 快 ,故可通过调节 PGA / PLA 的比率达到所期望的药物释 放速率 。 3. 3 常用纳米药物载体的修饰剂 聚乙二醇 ( PEG) [ 27 ] , 其优点是亲水性 、生物相容性 、低毒性 、无抗原性及免疫原 性 、长循环等 。通过在 PCL 主链中引入亲水性的 PEO 组 分 ,可以达到调节聚合物降解速率和药物释放性能的目的 [26 ] 。 Ge等 ( 27)的研究表明 , PEO / PCL 比率是决定 PCL PEO - PCL的纳米粒粒径 、载药量及药物释放行为的主要 因素 ,且随着 PEG量增大 ,粒径及载药量变小 ,释药变快 。 另外 ,常用亲水性修饰也有用氧化乙烯 - 氧化丙烯 - 氧化 乙烯 ( PEO - PPO - PEO ) [ 28 ] 、单糖 ( 29 ) 、葡聚糖 [ 30 ] 、天冬 氨酸 [ 31 ] 、表面活性剂 p luronic F - 68等 [ 32 ] 。 4 纳米技术在中药领域的应用
摘 要 :本文通过对近年来纳米药物研究资料的归纳整理 ,介绍了纳米药物的发展现状和纳米药物的特点及纳米兽 药 、中药的研究状况 。同时 ,对纳米药物给药系统及载体系统的发展和纳米药物研究中存在的问题进行了总结 ,找出 了纳米药物研究中的问题和发展方向 。 关键词 :纳米 ;药物 ;给药系统 ;载体系统 中图分类号 R927 文献标识码 B 文章编号 1007 - 7731 (2007) 18 - 139 - 04
安徽农学通报 , Anhui Agri1Sci1Bull12007, 13 ( 18) : 139 - 142
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纳米药物的Βιβλιοθήκη Baidu究现状与展望
张继瑜 1 刘根新 2 吴培星 1 李剑勇 1 董鹏程 1 周绪正 1 魏小娟 1
(1 中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所 ,甘肃兰州 730050; 2 甘肃农业大学 ,甘肃兰州 730060)
纳米药物与常规药物相比较 ,具有颗粒小 、比表面积 大 、表面反应活性高 、活性中心多 、吸附能力强等特性 ,因 此具有很多常规药物所难以比拟的优点 [5 - 7 ] : 缓释药物 , 改变药物在体内的半衰期 ,延长药物的作用时间 ;制成导 向药物后能达到特定的靶器官 ;在保证药效的前提下 ,减 少药用量 ,减轻或消除毒副作用 ;改变膜转运机制 ,增加药 物对生物膜的透过性 ,有利于药物透皮吸收及细胞内药效 的发挥 ;增加药物溶解度 ;有利于药物的局部滞留 ,增加药
1990年 7月 ,在美国巴尔的摩召开的第一届国际纳米 科学与纳米技术会上提出了“纳米技术 ”( nano scale tech2 nology)这一新概念 。纳米技术已广泛用于材料学 、电子 学 、生物学 、显微学等多个领域并获得突破性进展 。纳米 技术是一门在 011 - 100nm 空间尺度内操纵原子和分子 , 对材料进行加工 、制造具有特定功能的产品 ,或对物质进 行研究 、并掌握其原子和分子的规律和特征的高新技术学 科 [1 ] 。它的最终目的将使人类能够按照自己的意志操纵 单个原子 ,在纳米尺度上制造具有特定功能的产品 ,实现 生产方式的飞跃 [ 2] 。纳米技术在药学领域的应用 ,已展 现其推动药学发展的巨大潜力 ,以纳米技术制备的纳米药 物对药物的药代动力学及药效动力学的影响已引起医药 界的高度重视 [ 3] 。
基金项目 :国家高技术研究发展计划 (863计划 )重大课题 (课题编号 2006AA10A203) 作者简介 :张继瑜 (1967 - ) ,副研究员 ,博士 ,研究方向为新兽药研制与安全评价 收稿日期 : 2007 - 09 - 04
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内外越来越多药物研究单位的注意 。固体脂质纳米载体 系统在靶向和缓控释给药方面仍是一种非常有吸引力的 新型给药系统 [ 12 ] 。 2. 3 纳 米 脂 质 体 ( nanoliposomes, NL ) NL 主 要 特 点 是 [13 ] :主要由天然磷脂和胆固醇组成 ,进入体内被生物降 解不会积累在体内 ,免疫原性小 ;水溶性和脂溶性药物都 可包埋运载 ,药物从脂质体中缓慢释放 ,药效持续时间长 ; 通过细胞内吞和融合作用 ,脂质体可直接将药物送入细胞 内 ,避免使用高浓度游离药物从而降低不良反应 ;粒径小 于普通脂质体 ;具有高度的自身变形性 ,尤其适合作为透 皮吸收 ,黏膜给药的载体 。 2. 4 磁性纳米粒 (magnetic nanoparticales, MNP) MNP 的主要特点是 :小尺寸效应 ;良好的磁响应性和良好的靶 向性 、生物相容性 、生物降解性和功能基因等优点 ,可用于 蛋白质和酶的纯化 、回收以及酶的固定化 ,操作简单且可 提高酶的稳定性 。 [ 14 - 17 ] 2. 5 免疫纳米粒 ( immuno nanoparticales, INP) INP 的 特点是对 RES器官具有被动靶向性 ; 对特定癌细胞具有 主动靶向性 ,是抗癌药物的优良载体 [18 ] 。 2. 6 纳米乳剂 ( nanoparticale emulsion, NPE) NPE的特 点是 :对 RES、炎症部位等具有良好的靶向性 ,并能降低药 物的毒副作用 [19 ] 。微乳作为肽类或蛋白质类口服制剂的 新型载体 ,能提高生物利用度 、增强疗效 、降低毒性 。 [20 ] 2. 7 囊泡 ( niosome) 囊泡是用非离子型表面活性剂代 替两性表面活性剂磷脂 ,不仅具有脂质体的优点而且能克 服磷脂的不稳定 、来源不一等问题 。其优点是 : [21 - 24 ]所用 材料便于进一步表面修饰 ,以达到主动靶向的目的 ;一般 成品稳定性较好 ,便于加工 、灭菌 ;可以制成缓释剂 ,以延 长疗效 ;对所包药物有保护作用 ,可以防止氧 、介质和体内 酶对药物的破坏 ;选择适当囊材又可以达到与生物相容 , 能在体内生物降解 ,减少毒副作用 。 3 常用纳米药物载体 3. 1 理想纳米药物载体应具备的特征 [25 ] 颗粒小 (至少 小于 114um) ;能够携带多种化学药物 ;载体能够携带足量 的药物 ,使靶部位药物浓度达到治疗浓度 ,而机体内载药 量并不高 ;在靶部点 ,载体释放活性药物的释放率必须能 够控制并可以预测 ;经体外包装过的药物在靶位点释放 , 仍应具有足够的生物活性 ;具有在靶部位定位的能力 ;有 足够的循环半衰期以确保到达靶位点 ;载体或其生物学降 解产物应能被体内清除 ;抗原性 、致热源性小 ,不易形成血 栓 ;有效期长 ,便于存储 。 3. 2 常用纳米药物载体 应用较早的给药系统载体是 : 血清蛋白 、血红蛋白骨胶原 、明胶等天然可生物降解的高 分子材料 ,生物相容性好 ,但其缺点是制备困难 ,成本高 , 质量无法培制 ,不能大规模生产 。
纳米药物 ( nanodrug)是在纳米尺度采用纳米技术从 动 、植 、矿物资源中提取的某些有药用价值的物质或人工 合成的药物以及药物载体 。纳米药物 ( nanodrug)是以纳 米粒 ( nanoparticale, NP) 、纳米球 ( nanosphere, NS)或纳米 囊 ( nanocap sule, NC)等纳米微粒作为载体系统 ,与药效粒 子以一定的方式结合在一起后制成的药物 ,其粒径可能超 过 100nm ,但通常小于 500nm,纳米药物也可以是直接将 原药加工制成的纳米粒 [4 ] 。随着纳米技术的进一步发展 和应用 ,必将引起制药业的巨大变革 ,为人类战胜疾病创 造更有效的工具和途径的同时在人类研究和治疗动物疾 病方面也必将展现出美好的前景和未来 。 1 纳米药物的特点
1998年徐碧辉等研究发现 ,当把牛黄加工至纳米级 水平时其理化性质发生了明显的变化 ,疗效提高并获得了 一定的靶向性 ,甚至产生了一些新的作用 。徐碧辉等据此 提出了“纳米中药 ”的概念 [ 33 ] ,纳米中药是指运用纳米技 术制造的 ,粒径小于 100nm的中药有效成分 、有效部位 、原 药及其复方制剂 。一般认为 ,它是中药纳米后的产物 ,不 是一种新的药物 [34 ] 。与传统中药相比 ,纳米中药具有以 下特点 : (1)提高药物的利用度 ,减少用药量 。 ( 2)增强药 物的靶向性 。 (3)具有缓释功能 ,将中药纳米粒进行一定 的表面修饰后 ,可能使中药具有缓释作用 。 ( 4)呈现新的 药效 ,拓宽原药适应症 ,中药加工至纳米尺度时 ,由于其量 子尺寸等效应导致其物理 、化学特性的改变 ,从而可以使 中药呈现新的功能 。 (5)丰富中药的剂型选择 ,提升传统 给药途径 [ 35 - 3 ] 。
物与肠壁接触的时间和面积 ,提高口服药物吸收利用度 , 防止胃蛋白酶等对药物的水解 ,提高药物胃肠稳定性 ;可 保护核苷酸 ,防止其被核酸酶降解 ;可帮助核苷酸转染细 胞 ,并起到定位作用 ;也可用于建立一些新的给药途径 。 2 纳米给药系统
纳米 给 药 系 统 ( nanoparticale drug delivery system, NDDS)是 指 药 物 与 药 用 材 料 一 起 形 成 的 粒 径 为 1 1000nm 的纳米级药物输送系统 (DDS) ,包括纳米粒 ( nan2 oparticale, NP) 、纳米球 ( nanosphere, NS) 、纳米囊 ( nanocap2 sule, NC) ) 、纳米脂质体 ( nanoliposomes, NL ) 、纳米级乳剂 ( nano - emulsion, NE)等 。由于纳米尺度下的 DDS及其所 用材料的性质 、表面修饰等 , NDDS在实现靶向性给药 、缓 释药物 、提高难溶性药物与多肽药物的生物利用度 、降低 药物的毒副作用等方面表现出良好的应用前景 。因而成 为近年来药剂学领域的研究热点之一 。国外有关 NDDS 报道的文献最早见于 1978 年 [7 ] ,国内 20 世纪 80 年代末 以文献综述的形式对其进行了介绍 [8 - 9 ] 。 2. 1 纳米粒 ( nanoparticale, NP) NP主要有可生物降解 聚合物 NP和天然的高分子材料 NP两种类型 。其主要特 点是 :生物相容性好 ,对内皮网状系统 、肿瘤 、炎症等部位 有生物靶向性 ,可被机体内的脂酶生物降解后缓释药物并 能降低药物的毒副作用 ,材料降解后可被机体清除等 ,尤 其适合于包载脂溶性药物 。[10 ] 2. 2 固体脂质纳米粒 ( solid lip id nanoparticales, SLN ) SLN 具有下述优点 [11 ] : ( 1)颗粒尺寸小 ,平均粒径在纳米 尺度 ,可用于注射给药 ; ( 2)生理可接受 ,在制备过程中无 有机溶剂 、有毒聚合物单体等有毒残留物 ; ( 3)对亲脂性 药物有足够的载药能力 ,通过工艺调整还可以包封亲水性 药物 ; (4)延长药物释放达数天至数周 ; ( 5)其水分散系可 长期稳定达 3年 ,通过冷冻干燥或喷雾干燥还可以制成固 体粉末 ; ( 6)通过对其表面进行特征修饰 ,可控制靶向特 定组织 (靶向给药 ) ; (7)有足以供应市场的大规模工业化 生产方式 ; (8)价格相对较为低廉 。近年来 , SLN吸引了国
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