纳米药物载体系统

纳米药物载体系统

年级: 2012级

专业: 材料科学与工程

姓名: 俞

学号: [1**********]0**

摘要: 着科技的发展，纳米生物技术越来越受到关注，物技术是国际生物技术领域的前沿和热点问题，在医药卫生领域有着广泛的应用和明确的产业化前景，特别是纳米药物载体、纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等，将在疾病的诊断、治疗和卫生保健方面发挥重要作用。本文着重介绍纳米药物载体系统。纳米药物载体的属性纳米药物载体种类纳米药物载体的制备方法及纳米生物技术的发展前景。

关键词：纳米生物技术 纳米药物载体 纳米粒子

纳米技术是一种新兴的科技,它的基本涵义是在纳米尺寸(10-9~10-7m)范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子创制新物质。由于物理空间的改变,物质的理化特性、生物学特性发生令人惊奇的变化,其在药学领域中的应用,已成为本世纪崭新的前沿科学[1]

纳米药物载体是指粒径大小在10~1000nm的一类新型载体,通常由天然或合成高分子材料制成。它是以纳米颗粒作为药物载体,将药物治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面,通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合,在细胞摄取作用下进入细胞内,实现安全有效的靶向药物输送和基因治疗。纳米 载体技术是纳米生物技术的重要发展方向之一

一、纳米药物载体的性质

作为药物载体的纳米材料，是粒径大小介于10~1000nm的固态胶体颗粒，包括纳米粒子、纳米囊、纳米胶束和纳米乳剂等。

其中较常见的是纳米粒子，一般指由天然或合成的高分子材料制成的、粒度在纳米级的固态胶体颗粒。

纳米粒子表面的亲水性与亲脂性将影响纳米粒子与调理蛋白吸附结合力的大小，从而影响吞噬细胞对其吞噬的快慢。一般而言，纳米粒子的表面亲脂性越大，则其对调理蛋白的结合力越强，吞噬细胞对其吞噬的速度越快。所以要延长纳米粒子在体内的循环时间，需增加其表面的亲水性，这是对纳米粒子进行表面修饰时选择材料的一个必要条件[3]

二、 纳米药物载体的属性

1 具有较高的载药量

2 具有较高的包封率 [2]

3 具有适宜的制备及提纯方法

4 载体材料可生物降解，毒性较低或没有毒性[4]

5 具有适当的粒径与粒形

6 具有较长的体内循环时间

延长纳米粒在体内的循环时间，能使所载的有效成分在中央室的浓度增大且循环时间延长，这样药物能更好地发挥全身治疗或诊断作用，增强药物在病灶靶部位的疗效。如肿瘤等病变部位的上皮细胞处于一种渗漏状态，由于纳米粒在体内长循环，其装载的药物进入肿瘤等病变部位的机会增多。因此，长循环纳米微粒降低了药物对网状内皮系统（RES）的靶向性，实际上增加了对病变部位的靶向性[5]，宏观是效果是明显改善疗效。

三、 纳米药物载体种类

1 纳米磁性颗粒、

当前药物载体的研究热点是磁性纳米颗粒，特别是顺磁性或超顺磁性的纳米铁氧体颗粒在外加磁场的作用下，温度上升至40~45℃，可达到杀死肿瘤的目的。 磁纳米粒治疗肝癌. 磁性阿霉素白蛋白纳米粒在正常肝的磁靶向性、在大鼠体内的分布及对大鼠移植性肝癌的治疗效果等。结果表明，磁性阿霉素白蛋白纳米粒具有高效磁靶向性，在大鼠移植肝肿瘤中的聚集明显增加，而且对移植性肿瘤有很好的疗效。[6]

葡萄糖包覆的氧化铁纳米颗粒作为基因载体，发现其表现出与DNA的结合力和抵抗DNA的SE消化[7]

纳米磁粒子对肝癌的诊断，可以在肝癌早期就发现肿瘤，并使用纳米磁粒子治疗肝癌，效果很好。

国外纳米磁粒子药物载体的研究大多数用于癌症的诊断和治疗。用外加磁场进行定向定位固定药物磁粒子，然后使用交变磁场加热磁子消灭癌细胞。 2 高分子纳米药物载体

纳米药物载体研究的别一个热点就是高分子生物降解性药物载体或基因载体，通过降解，载体与药物-基因片段定向进入靶细胞之后，表层的载体被生物降解，芯部药物释放出来发挥疗效，避免了药物在其他组织中释放。

目前恶性肿瘤诊断与治疗研究和发明中，超过60%的药物或基因片段采用可

降解性高分子生物材料作载体，如聚丙交脂（PLA）、聚已交脂（PGA）、聚已内脂（PCL）、PMMA、聚苯乙烯（PS）、纤维素、纤维素-聚乙烯、聚羟基丙酸脂、明胶以及他们之间的共聚物和生物性高分子物质，如蛋白质、磷脂、糖蛋白、脂质体、胶原蛋白等，利用它们的亲和力与基因片段和药物结合形成生物性高分子纳米颗粒，再结合上含有RGD定向识别器，靶向性与目标细胞表面的整合子结合后将药物送进肿瘤细胞，达到杀死肿瘤细胞或使肿瘤细胞发生基因转染的目的

Aviehezer等[8] 将顺铂( C D D P )葡聚糖纳米粒子注射进接有卵巢癌的B a l b／c雌性裸鼠体内，考察顺铂葡聚糖纳米粒子与游离顺铂对卵巢癌的抗癌活性。结果表明，顺铂纳米粒子与游离的顺铂相比，前

者的细胞毒性降低了35% ，在裸鼠体内存留时间延长了40%左右，而裸鼠的存活率提高了 30%，治疗指数( TI )提高了50%由于纳米粒 子进入体内后被R E S系统吞噬而不能到达其他的器官和组织，为了改善这一状况， 可通过表面修饰的方法改变纳米粒子表面Zeta电位、

亲／疏水性等性质，从而延长纳米粒子的循环时间，增强药物在病灶 靶部位的疗效，使所载药物能更好的发挥全身治疗或诊断作用。目前 被动靶向药物载体纳米粒子主要的研究重点在于：载体材料的筛选，并设计新型的生物相容性好的高分子材料；建立纳米粒子传输体系体 内过程的数学模型，探讨药物动力学规律对纳米粒子表面修饰，提高 其靶向性和靶向能力；制备工艺的优化，增加载药量E7- 1。纳米高分子药物载体还可以通过对疫苗的包裹，提高疫苗吸收和延长疫苗的作用时间，纳米高分子药物载体另一个重要的作用是用于基因的输送，进行细胞的转染等。[9][10][11][12]

3 纳米脂质体

脂质体技术是被喻为“生物导弹”的第四代靶向给药技术，该技术利用脂质体的独有特性，将毒副作用大、在血液中稳定性差、降解快的药物包裹在脂质体内，根据人体病灶部位血管内皮细胞间隙较大，脂质体药物可透过此间隙到达病灶部位，在病灶部堆积释放，从而达到定向给药。脂质体主要辅料为磷脂，而磷脂在血液中消除极为缓慢，因此脂质体药物在血循环系统保留时间长，使病灶部位得到充分治疗的效果。利用该技术可将一大批已知高毒性活性药物安全有效地应用于临床治疗，其中有抗癌药、抗生素类药、抗真菌类药、抗寄生虫类药、蛋

白质或多肽类药物，极大地提高了临床治疗水平，减轻了患者的病痛。可将单克隆抗体连接到脂质体上，借助于抗原与抗体的特异反应，将载药脂质体定向送入。也可以将基因载入脂质体中，利用脂质体特殊的运载功能，实现基因修补[13]。 脂质体微囊作为药物载体的研究早已在药物制剂上应用，但纳米脂质体的研制，还处于进行中，纳米脂质体是人们设计的较为理想的纳米药物载体模式。 纳米脂质体药物载体具有以下优点：①由磷脂双分子怪包覆水相囊泡构成，生物相容性好；②对所载药物有广泛的重应性，水溶性药物载入内水相，脂溶性药物溶于脂膜内，两亲性药物可插于脂膜上，而且同一个脂质体中可以同时包载亲水和疏水性药物；磷脂本身是细胞膜成分，因此纳米脂质体注入体内无毒，生物利用度高，不引起免疫反应；保护所载药物，防止体液对药物的稀释和被体内酶的分解破坏。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。对脂质体表面进行修饰，譬如将对特定细胞具有选择性或亲和性的各种配体组装于脂质体表面，可达到寻靶向作用：当该药物被Kupffer细胞捕捉吞噬，使药物在肝脏内聚集，然后再逐步降解释放入血液循环，使肝脏药物浓度增加，对其他脏器的副作用减少；而当纳米粒子尺寸足够小约100~150nm且表向覆以特殊包被后，便可以逃过Kupffer细胞的吞噬。[14]

四、纳米智能药物载体

纳米智能药物载体的制备是纳米生物技术的一个分支，智能纳米药物就是在靶向给药基础上，设计合成缓释药包膜，以纳米技术制备纳米药物粒子，结合靶向给药和智能释药优点，用纳米技术完成制备纳米缓释药的目的，即：除定点给药之外还能根据用药环境的变化，自我调整对环境进行自动释药。此种药物生物利用度高，毒副作用小，药物释放半衰期适当，不仅可提高药品安全性、有效性、可靠性和患者的顺从性，还可解决其他制剂给药可能遇到的问题，如药物稳定性低或溶解度小、低吸收或生物不稳定（酶、PH值等）、药物半衰期短和缺乏特异性、治疗指数（中毒剂量和治疗剂量之比）低和细胞屏障等问题。用数怪纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。制备纳米智能药物载体就是能够通过对纳米药物载体的结构设计、合成，制备出具有智能释药能力的纳米药物载体[15]。

1、纳米识别基因载体

这类药物载体本身带有肿瘤细胞识别的基因，在药物进入人体后，识别基因自动寻找肿瘤细胞，然后因定不动，进行释药。这类识别基因主要有对肝癌的识别基因。识别基因的制备也是一项新技术，因此，如果有某一肿瘤的识别基因，就可以通过纳米技术制备成纳米药物载体，用于对肿瘤进行识别以便诊断和治疗。如笔者进行的研究就属于这种。

美国Alfret A.，Douglas C.等利用纳米颗粒与病毒基因片段及其他药物结合，构成纳米微球，在动物实验中靶向治疗乳腺肿瘤获得成功。

2、纳米识别蛋白载体

这类药物原理上和识别基因纳米药物载体的一样，识别蛋白具有对特殊肿瘤识别的能力，当带有识别蛋白纳米药物载体进入人体后，识别蛋白自动寻找目标进行定位，用于诊断或载有药物时进行定点释药。例如，可识别前列腺癌的识别蛋白SPA，用于诊断和治疗前列腺癌的研究正在进行中。

3、纳米高分子控释载体

智能高分子控释体系已有人研究，而纳米智能控释系统目的是在定点给药的同时，有定量给药，在材料的选择和药物载体的制备过程中，就已设计好给药的半衰期和药物适应给药的环境因素对载体的影响，使之控制给药浓度和给药时间，这是一种理想的给药体系，具有控制给药地点、时间、浓度的作用，但目前还没有出现。

五、纳米药物载体的制备方法[16]

纳米药物载体的制备方法有许多，但是，主要的方法有几种。

1 高分子材料对药物的包覆

这类药物载体是先把药物分散，一般是溶解，然后加入高分子进行包覆，缓释给药体系都用这种方法。

2 高分子与药物的嵌段结合

这类方法所用高分子一般为蛋白类，对具有可以和蛋白反应的药物进行嵌段，然后在人体中，载体崩解进行释药。

3 空白质脂体吸附药物

这类药物载体是先制备空白质脂体，然后把药物溶解混入质脂体中，使之吸附得到纳米药物质脂体。

4 药物包覆在质脂体中

一般先把药物分散，然后在药物体系中进行质脂体的制备，质脂体可能是单室或多室，这种方法可层层对药物进行包覆。

六、 结语

纳米生物技术是一门新的交叉学科,为研究、改造生物分子结构和进行医学治疗提供了新的手段和思维方式,而纳米药物载体技术在医药领域的发展前景更为广阔,相信纳米药物载体将在人类重大疾病的诊断、治疗、预防等方面发挥重大的作用[17]

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