国自然新视角：生物材料与疾病治疗相结合

一些体外实验效果很好的药物，体内实验效果不好时，是否可以换种给药形式？随着材料科学的快速发展和进步，越来越多的生物兼容性材料被用在医疗领域。如果将生物材料和疾病治疗结合，多少算是交叉学科，不论是发文章还是申报基金，都容易得多。

今天分享一篇纳米材料作为载体治疗癌症方面的综述Nanocarrier cancer therapeutics with functional stimuli-responsive mechanisms，文章发表在《Journal of Nanobiotechnology》，期刊影响因子9.429。

文章内容

目前，纳米载体（NCs）因其结构能力、良好的生物相容性和生物降解性而备受关注。开发具有刺激响应特性的有效 NC 引起了科学家们的极大兴趣。在开发药物递送 NC 时，基本目标是解决与标准化疗相关的递送相关问题，并将药物运送到预期的作用部位，同时避免不良副作用。这些纳米载体能够通过调节它们的 pH 值、温度、酶反应性来将药物输送到肿瘤。通过使用纳米载体，可以更精准地将化学治疗药物递送至肿瘤。如图1所示。

图1 纳米药物分类和使用模式图

首先作者介绍了为什么要引入纳米材料：当前几种治疗癌症的核心策略，包括手术干预、化学疗法和放射疗法，以及这些技术的组合。常规化疗主要通过干扰癌细胞的遗传物质和细胞分裂来起作用；然而，这种方法是非选择性的，甚至会损害健康细胞，从而导致严重的副作用和高死亡率。此外，疏水性药物的可及性较差，这会降低递送到肿瘤组织的最终药物剂量，这意味着必须系统地施用更高的剂量。然而，这可能导致正常组织出现严重毒性，并增加多重耐药性 (MDR) 的机会，其中癌细胞可以通过在治疗后立即对细胞毒性药物产生耐药性来逃避化疗。因此，迫切需要能够增强特异性靶向并减少癌组织中不良副作用的新型药物递送系统。

常规化疗的这些缺点促使人们开发了基于智能监控纳米载体 (NCs) 的药物递送系统，该系统允许在特定部位靶向药物释放并降低毒性，具有增强的穿透力。与传统的化疗药物相比，脂质体、胶束和纳米颗粒等 NC 具有多种用于临床癌症治疗的优势特征。例如，NCs 可以通过增强通透性和保留 (EPR) 效应在肿瘤微环境中具有高选择性积累率，通过降低正常组织的毒性来提高治疗效率。此外，可以使用装载有化学治疗剂并与癌细胞上过表达的受体结合的分子缀合的 NC 来实现主动靶向递送。当前的纳米颗粒种类已经很多，适用性也比较丰富，如图2所示。

图2 当前处于尝试中的纳米抗体成分

根据纳米材料的来源，可以分为无机纳米材料和有机纳米材料，其中无机纳米材料包含介孔二氧化硅、金、磁性和碳纳米管等，如图3所示。

图3 无机纳米材料

要想让一些毒性较大的化疗药物只特异性的在癌细胞或者癌组织释放，才能更好的避免肿瘤药物对机体其它组织和器官的损伤。而现在研发用于此类的纳米材料就具备在特定组织释放药物的能力。纳米材料之所以能够靶向于癌组织，有一部分纳米材料是基于癌组织本身的特性设计的，比如癌组织的微环境有特殊的pH、缺氧、特定酶活比较高等，以特定酶活性来说，金属蛋白酶和透明质酸酶在大部分肿瘤组织中表达量很高，将药物包被在这些对应的蛋白内，制备成纳米靶向药物，只有药物达到这些酶含量较高的肿瘤组织，才能够把纳米颗粒的外壳消化掉，释放出药物。如图4所示。

图4 不同刺激激发纳米药物释放

小结

纳米载体的生物降解性、生物相容性、生理介质稳定性和恶性肿瘤中的结构不稳定性，使人们对纳米载体的兴趣激增。具有刺激响应特性的聚合物或基于杂化的纳米载体需要大量的努力才能有效地创建。他们能够改变它们的 pH、酶、热和超声波响应性，从而将药物输送到肿瘤。由于纳米载体能够以靶向方式封装和分布化学物质，因此可以更准确地向肿瘤递送化学药品。为了提高基于混合的纳米载体的治疗效果，这些纳米载体也被用于成像。正在快速开发的混合纳米载体，预计将刺激癌症治疗领域的诊断和治疗相结合。研究人员已经证明，具有诊断能力的诊断混合纳米载体在未来可用于正确治愈癌症。

当然，在包含刺激响应聚合物或混合材料的纳米载体的设计中仍然存在一些问题。正是这些问题和障碍将鼓励生物医学科学家更好地破译纳米载体结构和功能方面之间的关系，并加强纳米载体的设计。因此，来自各个领域的专家如果共同努力，将能够更好地实现刺激响应纳米载体用于癌症治疗的前景。

转自：“学术查”微信公众号

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