医用纳米颗粒的研究进展

纳米科技具有巨大的发展潜力和诱人的应用前景，其中的一个重要方向是纳米生物医学。近年来，随着纳米科技与现代医学和生物学的交叉与渗透，纳米生物医学正在迅速形成一个崭新的研究领域，该领域的进步与发展将为现代生物学和医学的研究提供全新的技术和视点。笔者主要从医用材料、药物载体、辅助成像、基因治疗等四个方面对纳米颗粒在医学领域的研究进展进行综述。1医用材料纳米生物材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。国内外学者研究表明，纳米磷酸钙/胶原骨材料与天然骨微结构相同，有利于细胞的长人和营养物质的交换，具有良好的生物相容性和可降解性。叶玲等〔3利用二苯基四哇嗅盐比法和流式细胞术对新型纳米根管填充材料(AHA-PA66)作用下的成骨细胞生长情况的变化进行研究，评价其对成骨细胞生长的影响，提示新型纳米根管填充材料的成骨细胞相容性较好，具有用作根管填充材料的基础。赵其纯等实验结果显示，聚经基烷酸醋不仅具有无毒性、良好的生物相容性，还具有易于细胞勃附、不影响细胞内DNA和蛋白质合成的优点。刘广鹏等5采用有机泡沫浸渍法制备B_磷酸三钙支架材料，发现有机泡沫浸渍法制备的多孔B_磷酸三钙生物陶瓷具有良好的骨传导性和可降解性。银纳米粒子具有较强的光催化能力，通过激活水和空气中的氧，产生轻基自由基及负氧离子，从而使其获得光催化杀菌的能力，这使得其抗菌性能远大于传统的银离子杀菌剂。含纳米银的敷料、药膏、凝胶可以有效地减少细菌感染「7]，添加载银纳米T1}:的医用硅橡胶具有抗菌作用，当添加载银纳米T1:含量为0一2.0%时，其抗菌率随添加含量增加而增加，当添加量为2.3%及以上时，其抗菌率达110%。陈功和殷裙下从靶向药物载体技术、细胞分离技术、免疫分析酶的吸附与固定作用和基因治疗几方面简要分析磁性纳米材料在医学领域的应用，都表明和证实了纳米生物材料具有良好的生物相容性、生物降解性、活性能基因等特点，它可结合各种功能分子，如酶、细胞,DNA和Rl等，因而在靶向药物控制释放，酶的固定化，免疫测定，DNA和细胞分离、分类等领域可望有广泛的应用。2药物载体1999年Scott等。提出铁磁性的粒子可以通过血液循环系统和外界磁场的协同作用卜到达身体的某一特定组织以来，磁性纳米粒子在靶同给药和克制肿瘤等方面已引起了人们的广泛兴趣。磁性纳米粒子经过表面修饰后能够带有某些特定的基团或者电荷，这些基团可以与治疗药物、特异性抗体或者基因结合，形成稳定的药物#}I}型，静脉注射后在外磁场的导航下使药物通过血液循环到达并富集在病灶部位’‘。这样既可以减少药物的毒副作用，义不杀死正常细胞，可降低药物用量，大大提高r药物的效率磁性纳米粒子的靶向性、药物的负载率和释放效率是影响药效的三个重要的因素，很多的研究都集巾在如何提高靶向性、负载率和释放速率卜面。1996年德国的Liibbe等,首次将磁性靶向治疗用于临床试验，用表面负载有阿霉素的磁性纳米粒对14例实体瘤患者进行治疗，药物在几小时之内都得到了释放，并获得较好的治疗效果。龚连生等‘斗观察磁性阿霉素白蛋白纳米粒在移植性肝癌模型中的磁靶向性，结果表明，磁性阿霉素白蛋白纳米粒具有高效磁靶向性，在大鼠移植性肝肿瘤中聚集量明显增加。Zhang等为了提高细胞对磁性粒子的摄取，用聚乙二醇和叶一酸对超顺磁性Fe30、纳米粒子进行表面修饰，结果发现聚乙二醇和叶酸修饰能够阻止血清中蛋白对纳米颗粒的吸附、避免粒子被巨噬细胞，叶酸受体和叶酸的特异性结合促进癌细胞对纳米粒子的摄取，实现靶向药物传输。Villa等,利用靶向序列RGD修饰、连有放射性同位素标记、利用寡核昔酸进行自组装，构建了一种多功能单壁碳纳米管(simple-walledcarbonnanotubes,SWNTs)，能够特异性识别互补序列并可在体内进行自组装。Li等利用PEG修饰包有抗癌药物多柔比星的脂质体后再连接转铁蛋白，对接种人肝癌细胞(HepG2)的小鼠进行治疗，研究发现荷瘤鼠肿瘤部位药物聚集量明显增加，则显著减少了药物在心脏和肾脏的聚集，又降低了抗癌药物的副作用。笔者认为将化疗药物制成纳米颗粒，通过药物控制释放体系直接靶向作用于病变组织，可大大提高疗效，又能降低化疗药物的毒副反应。这充分说明纳米药物主要是一些具有靶向性的药物，在临床应用具有广阔的前景3辅助成像纳米粒子的一个很重要的应用是在肿瘤治疗中作为成像剂。核磁共振成像(MRI)是肿瘤诊断的重要手段，特别是与MRI成像相关的超顺磁性纳米粒子(SPIO\'s)的使用获得了前所未有的发展AR}iAG制药公司的成像剂Feru-mox-ide/AMI-25，利用健康肝脏和病变肝脏对SPTON*不同的吞噬能力来进行成像对比，与没有加任何成像剂的肿瘤对比，静脉注射AMI-25纳米粒子，T:加强共振成像}，能更快更好的对小的肿瘤进行成像检测2。健康肝的I}upfler细胞由于RES反应会吞噬较多的SP10\s，而病变的肝脏组织.如肝癌(HCC)，不具备吞噬SPIONs}勺能力.这样，在T=加强共振成像中，健康的肝、脾实质变暗，而病变的肝脏及脾脏部位会显示高的亮度而被检测出z1Hallouard等22研究表明，实验性变态反应性脑脊髓炎，超顺磁氧化铁纳米颗粒标记的抗CD4抗体致TiT信号强度增加，在T=}C-I上信号强度明显降低，而氧化铁纳米颗粒在健康脑组织没有沉积.信号强度尤变化。Kristin等23研究:.经静脉注射超顺磁氧化铁纳米颗粒后，为MRI捉供了一个更为敏感和可重复检查的指标，对提高干细胞移植跟踪监测的安全性具有重要意义。4基因治疗载体一直是基因治疗研究领域中最重要的问题之一，日前用于基因治疗临床试验的载体仍以病毒载体为主_基因治疗临床试验中所发生的杰西·哥尔辛格死亡事件.使人们对病毒载体的担忧成为了现实，井揭示了to余年前困扰医学界的基因治疗载体问题依然存在卫4笔者认为如何选择合适的载体，使目的基因稳定、有效地表达，是基囚治疗成功的关键因素之一。纳米生物材料由十其良好生物安全性，可方便有效实现基因靶向性和高效表达，成为制备高效、靶回的基因治疗载体系统的良好介质周建大等25研究表明，硅纳米颗粒可作为基因转染载体，能有效地转染成人离体角质形成细胞。它能有效地与pEGFP-N,DNA结合后转染成人离体角质形成细胞，转染率约为20%一3007c。赵颜忠等ze研究结果显示，氨基化硅纳米颗粒能与质粒DNA有效结合，复合后能有效地抵抗血清或Dl\aseI的降解;细胞转染实验表明，颗粒有效地将绿色荧光蛋白(GFP)基因转染到H'I'1080细胞和Hela细胞内，并高效表达;改性后的硅纳米颗粒表面富含氨基，能够有效地进行表面修饰，连接具有生物活性的物质，提高其介导基因转移的靶向性，对寻找和研究新的基因治疗载体具有一定的参考价值。目前制备的经基磷灰石纳米颗粒(Arg-nHAP)粒径较均匀，可与带负电荷的质粒DNA通过静电结合快速形成纳米颗粒一质粒DNA复合物.对结合的DNA起到明显的保护作用fz}l;经精氨酸表面修饰的Arg-nHAP可成为一种有效的基因结合载体}za。王永峰等采用纳米经基磷灰石(nano-H.4)为药物核心载体，外包裹材料生物相容性好且可降解的聚羚基丁酸酷一羚基戊酸酷共聚物/聚乙三醇(PHBV/PEG),承载硫酸庆大霉素(CM)制成。ano-HA-PHBV/PEG-GNI缓释微球，与纤维蛋白凝胶研制出种可塑型LDDS，研究其抑菌作用及体外释药特性，发现，可塑型抗感染，iano-HA药粒具有良好的体外缓释作用综上所述，纳米生物材料为一种新型生物材料，能够很好的解决传统生物技术的许多弊端，在生物医学领域已表现出独特的优势，具有良好的应用前景。随着高分子材料、生物技术、信息技术、纳米技术、织工程技术的发展，必将加速推动对纳米颗粒的基础研究和生物医学领域应用研究工作，使之进人一个新的阶段医用纳米颗粒的基因治疗研究，必将为实现纳米生物技术基因治疗中目的基因的靶向、智能化传递以及高效、可控表达提供崭新的技术平台。但是在功能纳米颗粒全面进人临床应用前，针对纳米微粒安全性研究仍是一个重要的I,C71题.获得高生物相容性和生物安全性的医用纳米颗粒将成为未来研究的热点。参考文献 Shin SH,Ye MK. The effect of nano-silver on the activation of nasal polyp epithelial cells by Altemaria,Der P1 and staphylococcal enterotoxin B[J].International Journal of Immunopharmacology,2011,(11):1691-1696.Dante D,Lucia S,Ugo A. A prospective,randomised,controlled trial using a Mg-hydroxyapatite-demineralized bone matrix nanocomposite in tibial osteotomy[J].Biomaterials,2012,(01):72-79.叶玲,苏勤,周学东. 管充材料对成骨细胞生长的影响[J].生物医学工程学杂志,2005,(05):1011-1014.赵其纯,李道章,王其友. 聚羟基烷酸酯与绵羊脊髓基质干细胞相容性的研究[J].中华创伤骨科杂志,2007,(02):157.doi:10.3760/cma.j.issn.1671-7600.2007.02.014.刘广鹏,赵莉,刘波. 新型B-磷酸三钙的制备与成骨能力的实验研究[J].中华创伤骨科杂志,2006,(08):755.杨娟玉,陈晓青,张俊山. 纳米二氧化钛作为光催化剂在环保领域的应用研究新进展[J].精细化工中间体,2002,(06):5-9.doi:10.3969/j.issn.1009-9212.2002.06.002.Ma ZJ,Ji HJ,Tan DZ. Silver nanoparticles decorated,flexible SiO2 nanofibers with long-term antibacterial effect as reusable wound cover[J].Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2011,(1-3):57-64.陈良建,黄冬梅,张思慧. 添加载银纳米TiO2对硅橡胶抗菌性能及生物相容性的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2010,(02):526-531.陈功,殷捃. 磁性纳米材料在生物医学领域的应用[J].中国医学装备,2006,(08):30-32.doi:10.3969/j.issn.1672-8270.2006.08.011.Scott G,Caryn P,Carl H. Targeting and retention of magnetic targeted carriers (MTCs) enhancing intra-arterial chemotherapy[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,1999,(1-3):132-139.