李祥子 胡平靜 朱振鐸 朱國(guó)興 沈小平＊, 汪 茗 孫 玉 馮德香

(1江蘇大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，鎮(zhèn)江 212013)

(2皖南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，安徽省多糖藥物工程技術(shù)研究中心，蕪湖 241002)

0 引 言

當(dāng)前，納米材料的可控合成、功能化及其生物學(xué)評(píng)價(jià)已得到了人們的極大關(guān)注，并被廣泛用于藥物傳輸、磁共振造影、生物分離、熒光成像、光熱治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[1-4]。納米載體因其獨(dú)特的納米效應(yīng)而有望成為藥物或基因的靶向輸送工具，進(jìn)而為癌癥的診斷和治療帶來(lái)新的機(jī)遇[5]。近年來(lái)，納米載體的研究正在不斷革新，脂質(zhì)體、膠束、聚合物、枝晶、磁性納米粒子及碳納米管等類型的載體不斷涌現(xiàn)。然而，納米藥物載體的研究仍然面臨一些困難，如抗癌藥物的過(guò)早釋放會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的毒副作用，非靶向性釋藥會(huì)降低病灶部位的抗癌效果，等等。而精準(zhǔn)智能釋藥則是提高納米載體抗癌效果的有效途徑，這通常需要賦予納米載體刺激響應(yīng)性能。常見的刺激響應(yīng)方式有 pH[6-8]、熱[9-10]、紅外光[11-12]以及生物分子[13-15]等，其中pH響應(yīng)是實(shí)現(xiàn)智能釋藥的最主要策略。這是由于炎癥組織(pH=6.5)和腫瘤組織(pH=6.5～7.2)的pH值通常低于正常組織(pH=7.4)[16]。不同細(xì)胞組分也存在跨膜pH梯度，如溶酶體pH=4.5～5.0，內(nèi)涵體的pH=5.5～6.0，線粒體pH=8.0。這些微環(huán)境的差異為pH響應(yīng)納米載體的區(qū)域給藥或定點(diǎn)治療提供了前提。此外，對(duì)于腫瘤的治療，一般是希望納米載體在生理pH值下保持藥物零泄漏，在腫瘤位置進(jìn)行酸敏性釋藥。而對(duì)于口服給藥，則希望納米載體能在腸道的堿性環(huán)境中智能釋藥[17]。為達(dá)到這些目的，需對(duì)納米載體進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，以便獲得不同釋放機(jī)制的pH響應(yīng)型納米藥物載體。迄今為止，雖然已有少量關(guān)于聚合物膠束、碳納米管載體、Fe3O4磁響應(yīng)載體以及介孔硅載體的相關(guān)評(píng)述，但針對(duì)pH響應(yīng)型藥物載體釋藥機(jī)制及其體內(nèi)外生物學(xué)評(píng)價(jià)，特別是這類載體的負(fù)載、釋藥以及細(xì)胞毒性等實(shí)驗(yàn)參數(shù)還未見系統(tǒng)評(píng)述。本文將針對(duì)各類pH響應(yīng)型納米載體的釋藥機(jī)制及性能進(jìn)行較為全面地述評(píng)，以期為納米藥物載體的深入研究提供借鑒和參考。

1 pH響應(yīng)型納米載體的釋藥機(jī)制

1.1 共價(jià)鍵引發(fā)的pH響應(yīng)釋藥機(jī)制

納米材料的表面功能化，使之與藥物分子以共價(jià)鍵方式相連是獲得智能納米藥物載體的最常見途徑，該類型納米載體具有較高穩(wěn)定性，可有效防止藥物在生理?xiàng)l件下的提前釋放。但為獲得更佳的療效，載體中的藥物需在特殊酸性或堿性環(huán)境下得以控釋，這便要求連接藥物的共價(jià)鍵具有pH響應(yīng)性能，常見具有pH依賴性的共價(jià)鍵有以下幾種類型。

1.1.1 胺鍵引發(fā)型

亞胺鍵(C=N-)在酸性條件下易發(fā)生水解，利用亞胺鍵可對(duì)納米載體進(jìn)行表面氨基化修飾，使之與阿霉素(DOX)等分子中的羰基反應(yīng)形成亞胺鍵，通過(guò)調(diào)節(jié)pH值可實(shí)現(xiàn)載體上DOX的酸敏性釋放[18-19]，其中安息香亞胺[20-21]和聚乙烯亞胺(PEI)[22]就是最典型的酸敏性亞胺。與亞胺鍵相似，腙鍵(-NHN=)也是常見的酸敏性共價(jià)鍵，其擁有pH響應(yīng)性的關(guān)鍵仍是其內(nèi)部的亞胺部分，且腙鍵中氨基較大的電子云密度，使其在酸性條件更易水解，故更多地被應(yīng)用于酸敏性藥物載體的構(gòu)建[23]。為了更好地發(fā)揮腙鍵在納米載體智能釋藥中的效能，通常需要對(duì)載體進(jìn)行表面修飾。至今，聚胺(PAMAM)枝晶[24]、C60-PEI[25]、2-脫氧葡萄糖-PEG[26]、氨基化 β-NaYF4∶Gd3+/Tb3+[27]、肼[28]、透明質(zhì)酸(HA)[29]、肽聚糖[30]等均已廣泛用于載體的表面修飾，從而獲得了不同特點(diǎn)和功能的酸敏性腙鍵。此外，納米載體與藥物分子間也可通過(guò)酸敏性的酰胺鍵相連[31-32]。最近，Li等[33]就利用酰胺鍵將熊果酸(UA)連接到介孔硅納米球上獲得UA@MSN-UA體系，通過(guò)pH響應(yīng)的酰胺鍵引發(fā)快速釋藥(圖1)。

1.1.2 縮醛(酮)引發(fā)型

圖1 UA@MSN-UA控釋過(guò)程[33]Fig.1 Controlled-release process of UA@MSN-UA[33]

圖2 金帽修飾介孔硅的控釋[34]Fig.2 Controlled-release of gold-capped mesporous silica[34]

縮醛(酮)可由醛(酮)與醇按計(jì)量比 1∶2縮合而成，其在酸性條件下易水解，故可作為酸敏性分子用于藥物載體pH響應(yīng)“開-關(guān)”的構(gòu)筑(圖2)[34-35]。其中縮醛更為多見，如在弱酸環(huán)境下，兩親HAMAFA-b-DBAM聚合物分子中的縮醛鍵斷裂，憎水部分轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水部分，進(jìn)而引發(fā)釋藥[36]。聚(N-琥珀酰亞胺酯)與DOX也可形成縮醛，在酸性條件下引發(fā)釋藥[37]。聚乙二醇(PEG)作為一種生物相容性良好的聚合物是形成縮醛的常用試劑，常用于納米載體的表面修飾。例如，利用PEG與活性陰離子的開環(huán)聚合反應(yīng)可獲得一系列擁有不同憎水長(zhǎng)度的兩親聚合物PEG-b-PEEGE，這些聚合物可在溶液中通過(guò)自組裝方式形成形狀可控的膠束，在pH 4.0時(shí)通過(guò)縮醛水解實(shí)現(xiàn)對(duì)尼羅紅的控釋[38]。

1.1.3 酯鍵引發(fā)型

藥物分子可與納米載體表面的官能團(tuán)直接形成酯鍵，在特定環(huán)境下通過(guò)酯鍵水解斷裂的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物的控釋。如Fang等[39]將可生物降解的聚(β-氨基酯)自組裝到氧化鐵納米粒子表面，該酯在pH 5.5和6.4的弱酸環(huán)境下發(fā)生水解而釋藥。就酯鍵水解釋藥的調(diào)控而言，氨基磷酸酯可根據(jù)體系pH值對(duì)氨基類藥物分子進(jìn)行選擇性控釋，這是因?yàn)檫拎せ螋人猁}等酸性基團(tuán)可通過(guò)分子內(nèi)的酸性機(jī)制促使氨基磷酸酯P-N鍵的水解，其水解速率受到胺的pKa影響，故而可用于抗體、小分子藥物、藥物洗脫支架以及染料等物質(zhì)的控釋[40]。也有研究發(fā)現(xiàn)，硫代丙酸酯具有很好的酸敏性水解性能，其不僅可通過(guò)核交聯(lián)反應(yīng)用于藥物分子的共價(jià)鍵連接[41]，而且還可作為介孔材料上的孔洞開關(guān)，用于孔內(nèi)藥物分子的控釋。例如，Yang等[42]以β-硫代丙酸酯(乙二醇)(P2)作為介孔硅的孔洞開關(guān)，獲得Fe3O4@mSiO2@P2藥物載體。中性條件下β-硫代丙酸酯穩(wěn)定并可防止孔洞內(nèi)藥物的逃逸，pH 5.8環(huán)境下因水解而斷鍵，引發(fā)孔口的開放和藥物的釋放。此外，硼酯也可作為孔口開關(guān)用于酸敏性釋藥，其水解釋藥的速率還可通過(guò)pH值進(jìn)行調(diào)控[43]。

1.1.4 配位鍵引發(fā)型

利用藥物和納米載體表面修飾基團(tuán)的配位作用也可實(shí)現(xiàn)pH響應(yīng)的藥物釋放。如Sasikala等[44]用聚(2-羥乙基丙烯酸甲酯-多巴胺甲基丙烯酰胺)共聚物修飾超順磁氧化鐵納米粒子，并連接含共軛硼酸的硼替佐米藥物，獲得一種仿生智能磁性納米平臺(tái)(BTZ)。發(fā)現(xiàn)多巴胺中的兒茶酚基團(tuán)可通過(guò)不可逆金屬-配體交換或可逆金屬-配體配位的方式與各種金屬氧化物產(chǎn)生強(qiáng)烈的綁定作用，以致在兒茶酚和BTZ之間形成pH響應(yīng)型的可逆配位鍵，這種配位鍵可在酸性環(huán)境下斷裂而引發(fā)釋藥。Zhao等[45]為實(shí)現(xiàn)水溶順鉑的持續(xù)釋放和長(zhǎng)時(shí)間瘤內(nèi)滯留，通過(guò)Pt-羧基配位鍵的形成合成出熱/pH雙敏感納米凝膠，pH值降低會(huì)促使羧基的質(zhì)子化，導(dǎo)致Pt-羧基配位鍵的大量斷裂而釋放順鉑。

1.1.5 其它共價(jià)鍵引發(fā)型

1,3，5-三氮雜金剛烷(TAA)是一種在中性或堿性條件下均可穩(wěn)定存在的水溶性物質(zhì)，但在pH＜6.0的酸性環(huán)境下則迅速水解成三(氨基甲基)乙烷(TAE)，其水解速度可通過(guò)芳環(huán)上取代基進(jìn)行調(diào)節(jié)[46]。利用TAA可將超順磁Fe3O4納米粒子錨定到介孔硅的孔口處，獲得MCM-TAA-Fe3O4組合體。利用TAA在內(nèi)涵體微酸環(huán)境中水解，移除孔口處的Fe3O4納米粒子，實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)地塞米松的控制性釋放[47]。

1.2 分子間作用力引發(fā)的pH響應(yīng)釋藥機(jī)制

除了共價(jià)鍵以外，靜電作用、氫鍵作用、π電子作用及超分子作用等也是納米載體智能釋藥的常見引發(fā)因素。這些分子間作用力的大小可通過(guò)納米材料的表面化學(xué)狀態(tài)及介質(zhì)的pH值進(jìn)行調(diào)控，具有種類多、響應(yīng)快及易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于藥物載體的刺激性響應(yīng)[48]。

1.2.1 靜電作用引發(fā)型

在藥物傳遞體系中，靜電作用可用于吸附DOX、抗菌肽等陽(yáng)離子藥物或帶正電的納米粒子。在基因治療方面，為實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的基因介導(dǎo)，靜電作用也可將一些帶負(fù)電的血漿酶及小干擾RNA(siRNA)等負(fù)載到帶正電的載體上用于細(xì)胞轉(zhuǎn)染。通過(guò)調(diào)節(jié)介質(zhì)pH值可改變載體或藥物分子的荷電情況，調(diào)節(jié)它們的靜電作用，引發(fā)藥物的刺激性釋放[49]。

載體表面荷電狀態(tài)的改變一般是通過(guò)包覆分子的質(zhì)子化或去質(zhì)子化得以實(shí)現(xiàn)。典型的pH響應(yīng)物質(zhì)就是聚丙烯酸 (PAA)，其在酸性條件下發(fā)生質(zhì)子化，會(huì)降低PAA和某些藥物分子間的靜電引力，引發(fā)釋藥[50-53]。若想更好地利用PAA的靜電釋藥性能，還需對(duì)PAA或藥物進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，如Pourjavadi等[54]就設(shè)計(jì)合成出聚乙二醇功能化的淀粉-聚丙烯酸共聚物，用其包覆聚酰胺修飾的Fe3O4納米粒子，利用氨基對(duì)鄰近丙烯酸的去質(zhì)子化作用促進(jìn)載藥，酸性條件下PAA質(zhì)子化，導(dǎo)致靜電引力消失而釋藥。Salehi等[55]在研究聚甲基丙烯酸對(duì)DOX和甲氨蝶呤2種藥物的pH響應(yīng)性能時(shí)也發(fā)現(xiàn)，在pH 5.5的介質(zhì)中，羧基水解會(huì)導(dǎo)致藥物和載體都帶正電，產(chǎn)生的靜電斥力促使載體結(jié)構(gòu)疏松而釋藥。此外，硅烷醇[56]、聚乳酸[57]、聚-L-賴氨酸[58]、海藻酸鈉[59]、聚多巴胺[60]、維生素 B6[61]、聚合物中的咪唑環(huán)[62]、碳膠囊[63]、鋰藻土(LAP)[64]等修飾物以及阿司匹林[65]、甲氨蝶呤[66]等藥物分子均具有pH響應(yīng)的電荷反轉(zhuǎn)性能，故可通過(guò)靜電作用的變化實(shí)現(xiàn)納米載體的藥物控釋。針對(duì)這類電荷反轉(zhuǎn)性能，Bigall等[67]通過(guò)在納米珠表面引入3種不同氨基聚合物，獲得了pH值可調(diào)的荷電表面，實(shí)現(xiàn)納米珠在pH 3.5釋放帶正電的金納米粒子，在pH 9釋放帶負(fù)電的siRNA(圖3)。

1.2.2 氫鍵引發(fā)型

藥物分子的結(jié)構(gòu)中常含有氟、氧、氮等電負(fù)性較大的元素，易與表面功能化后的納米載體形成氫鍵，當(dāng)pH值變化時(shí)，該氫鍵又因結(jié)構(gòu)的改變而被破壞，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物的負(fù)載和控釋。為獲得具有pH響應(yīng)性能的氫鍵，一般需要設(shè)計(jì)出一些具有特定結(jié)構(gòu)和功能的生物相容性物質(zhì)，對(duì)納米載體進(jìn)行表面包覆。例如，丙烯酸分子本身的羧基容易與藥物分子中的氨基形成氫鍵[68]，并可進(jìn)一步設(shè)計(jì)成N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚合物[69]或嫁接到金納米粒子上[70]，從而獲得更強(qiáng)的酸敏性響應(yīng)性能。

圖3 聚合修飾納米珠在不同pH值時(shí)的釋藥狀況[67]Fig.3 Release status of the polymer modified nanobeads at diffirent pHvalues[67]

多功能化氧化石墨烯(GO)納米異質(zhì)結(jié)因其優(yōu)異的生物相容性，已在生物傳感、成像、藥物傳遞等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了人們的廣泛興趣。GO表面擁有大量親水含氧基團(tuán)，經(jīng)功能化后可獲得酸敏性能。例如，石墨烯上的羧基可與5-氟脲嘧啶(5-FU)中的O、F、N原子形成氫鍵，在酸性環(huán)境中，5-FU上的-NH-可與H+結(jié)合形成-NH2+-，導(dǎo)致氫鍵斷裂[71]。此外，磁性GO上的-OH和-COOH與DOX或EPI上的-OH和-NH2之間的氫鍵，在酸性環(huán)境中減弱也可促進(jìn)釋藥[72]。若在GO基底上沉積磁性介孔硅，然后嫁接末端連有五亞乙基六胺的聚酰胺樹枝狀分子，其乙烯胺鏈間存在的眾多氫鍵在pH 5.5時(shí)也會(huì)出現(xiàn)減弱[73]。最近，Zhang等[74]以己二酸二酰肼為連接劑合成出一種新型肝磷脂 (Hep)修飾的GO納米載體，DOX與GO-ADH-Hep間的氫鍵在低pH值下減弱，可引發(fā)快速釋藥。另一方面，從藥物分子而言，5-FU[75-76]、足葉草毒素[77]、萬(wàn)古霉素[78]等藥物因其分子結(jié)構(gòu)中就具有氫鍵，故而成為典型的氫鍵響應(yīng)藥物模型。

在實(shí)際分子間作用力的調(diào)控過(guò)程中，靜電作用和氫鍵有時(shí)是共存的，發(fā)揮著協(xié)同的釋藥效果。此外，分子間的π-π堆積效應(yīng)[79-80]、主客體作用[81]等在pH刺激響應(yīng)過(guò)程中也發(fā)揮了積極作用。在今后納米載體的研究過(guò)程中，多種分子間作用力對(duì)藥物的協(xié)同控釋將是一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。

1.3 物理結(jié)構(gòu)引發(fā)的pH響應(yīng)釋藥機(jī)制

1.3.1 聚合物溶脹引發(fā)型

聚合物一般具有結(jié)構(gòu)可調(diào)、生理環(huán)境穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而常用作納米載體的復(fù)合材料，其在酸性環(huán)境中可發(fā)生降解或溶脹，導(dǎo)致聚合物的物理結(jié)構(gòu)因疏松而釋藥[82-83]。常見用于納米載體復(fù)合的可降解聚合物包括聚丙烯酸類、殼聚糖類以及聚氨基酸類等。

丙烯酸類物質(zhì)在pH值變化時(shí)會(huì)因自身分子間作用力的改變而發(fā)生物理結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而對(duì)藥物分子起到間接的物理包封和開關(guān)作用[84-85]。例如，Wen等[86]采用聚甲基丙烯酸包覆Fe3O4@mSiO2獲得pH敏感凝膠微球，發(fā)現(xiàn)溶液pH值高于丙烯酸的pKa(4.28)時(shí),羧基之間因氫鍵作用而使網(wǎng)狀聚丙烯酸呈收縮狀態(tài)，低于4.28時(shí)，羧基間的氫鍵減弱、親水性增大，呈溶脹狀態(tài)，故可通過(guò)聚丙烯酸水凝膠的體積相轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)藥物的控釋。Pérez等[87]利用CBA作為交聯(lián)劑，通過(guò)微乳液聚合法合成出基于聚-N-異丙基丙烯酰胺(NIPA)、HEAA和2AAECM的納米凝膠(HGs)。酸性環(huán)境下，HEAA單體上的氨基質(zhì)子化產(chǎn)生斥力，導(dǎo)致納米凝膠的膨脹。Bardajee等[88]以淀粉修飾的GO、N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸組裝成新型納米凝膠。酸性條件下，丙烯酸單體上的羥基和羧基質(zhì)子化，產(chǎn)生斥力導(dǎo)致納米凝膠松弛而釋藥。Zhu等[89]結(jié)合電紡和UV光聚合技術(shù)合成出pH敏感的PLA/PAA核殼纖維。pH 5.0時(shí)，羧基解離產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電斥力，促使PAA殼的溶脹而釋藥。除了以上酸響應(yīng)的類型外，一些基于丙烯酸的衍生聚合物也可呈現(xiàn)出弱堿性響應(yīng)特性[90]。如以甲基丙烯酸為原料，可分別與聚乙烯吡咯烷酮[91]或2-氨乙基甲基丙烯酸酯鹽酸鹽[92]反應(yīng)獲得不同的新型聚合物，可在pH 7.2或7.4的弱堿性條件下達(dá)到最大溶脹。Anirudhan等[93]利用丙烯酸嫁接殼聚糖包覆的磁性納米粒子(CS-MNP)，經(jīng)乙二胺衍生化的β-環(huán)糊精修飾，獲得一種新型藥物傳輸體系 (DDS)。該體系在pH 1.2下處于坍塌狀態(tài)，可阻止藥物分子從聚合物網(wǎng)中擴(kuò)散，pH值增加到7.4后，體系溶脹，水分子進(jìn)入聚合物網(wǎng)，藥物分子則可從聚合物網(wǎng)中擴(kuò)散釋放(圖4)。 Treenate等[94]用丙烯酸羥乙酯殼聚糖(HC)和海藻酸鈉(SA)組裝得到的水凝膠能夠用作口服藥，其在腸液中的釋放率會(huì)明顯增加。不過(guò)SA濃度越高，越容易導(dǎo)致藥物的突釋，且單獨(dú)的SA在腸液中的穩(wěn)定性并不高。Medeiros等[95]通過(guò)自由基聚合法獲得 PNVCL和poly(NVCL-co-AA)聚合物基質(zhì)，pH 7.4時(shí)PAA上的羧基離子化導(dǎo)致聚合物因靜電斥力而溶脹，進(jìn)而加速了釋藥。

圖4 環(huán)糊精修飾CS-MNP粒子的釋藥[93]Fig.4 Drug release of CS-MNP modified with cyclodextrin[93]

殼聚糖是一種生物相容性好、生物粘附性強(qiáng)及可生物降解的堿性親水聚合物，其分子中氨基和羧基的pKa分別約為6.5和2.9，在pH=2.5～6.6的介質(zhì)中，殼聚糖因其分子中氨基質(zhì)子化而發(fā)生溶脹。因此，殼聚糖及其衍生物常用于pH響應(yīng)納米載體的構(gòu)筑[96-102]，其中殼聚糖的氨基在低pH值下質(zhì)子化，還會(huì)產(chǎn)生較大滲透壓，更有利于酸敏性釋藥[103]。此外，聚 L-谷氨酸[104]、聚 L-組氨酸[105-106]等聚氨基酸類的結(jié)構(gòu)也隨pH值的變化而發(fā)生溶脹，且具有水溶性好、可生物降解及無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，屬于另一類常見pH敏感聚合物。

除了以上3類常見聚合物，還有其它一些pH響應(yīng)聚合物被用于納米載體的釋藥研究。例如，PEG修飾的樹枝狀聚苯胺(PAMAM)可從高pH值的“致密核”轉(zhuǎn)變?yōu)榈蚿H值的“致密殼”[107]，聚丙烯氯化銨與聚苯乙烯磺酸鈉雙層膜因荷電變化而發(fā)生溶脹[108]，NaAlg-g-PNIPAAm共聚珠的結(jié)構(gòu)會(huì)因海藻酸質(zhì)子化而變化[109]，多段共聚(醚氨基甲酸乙酯)(PEU)在pH 9.2的堿性條件下發(fā)生膨脹而釋藥[110]，基于納米纖維(CNFs)和聚乙烯醇的水凝膠可在弱堿環(huán)境下因溶脹而釋放順鉑[111]。

1.3.2 磷酸鈣類引發(fā)型

基于磷酸鈣的納米載體因其優(yōu)異的生物相容性而可被廣泛用于藥物、基因或siRNA的傳遞。早在1973年，Graham和van der Eb首次發(fā)現(xiàn)磷酸鈣與DNA的磷酸酯具有很強(qiáng)的親和力[112]。通過(guò)生物鈣化技術(shù)可將磷酸鈣包覆在納米氧化鐵的表面，利用磷酸鈣的酸溶特點(diǎn)使得載體擁有酸敏性釋藥性能[113]。Li等[114]將雙親分子凝膠(AG)-氧化鐵@磷酸鈣納米粒子與赫賽汀相連，獲得AGIO@CaP-CD多功能納米粒子。其中磷酸鈣殼不僅可抑制DOX在細(xì)胞外pH環(huán)境下的過(guò)早釋放，而且在酸性環(huán)境中磷酸鈣殼會(huì)發(fā)生溶解，這使得該納米粒子在被靶向細(xì)胞內(nèi)吞后釋放藥物并產(chǎn)生療效(圖5)。

與磷酸鈣類似，羥基磷灰石(HAp)作為骨骼的主要成分，在骨再生過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用，是一種很有前景的生物材料。HAp在生理pH值下穩(wěn)定，pH 5.0以下會(huì)發(fā)生明顯溶解。當(dāng)覆蓋有HAp的納米載體被細(xì)胞攝入后，HAp覆蓋層就可在靶向致病細(xì)胞的內(nèi)涵體和溶酶體內(nèi)溶解為Ca2+和PO43-，并釋放出負(fù)載的藥物，表現(xiàn)出酸敏性能。Chen等[115]通過(guò)一種快速微波輔助法合成出含有HAp超細(xì)納米帶(UNs)和Fe3O4的磁性納米復(fù)合物，該復(fù)合材料在弱酸環(huán)境下能逐步溶解，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)多烯紫杉醇的持續(xù)釋放。Zhao等[116]以HAp作為Fe3O4@mSiO2的孔口開關(guān)，酸性環(huán)境下通過(guò)HAp納米帽的消融實(shí)現(xiàn)載體的酸敏性釋藥(圖6)。Weerasuriya等[117]通過(guò)中空HAp納米載體負(fù)載8-羥基喹啉銅，發(fā)現(xiàn)pH＜2時(shí)HAp完全溶解，pH=2～7時(shí)HAp也會(huì)發(fā)生輕微溶解，這有利于對(duì)腫瘤組織進(jìn)行靶向輸藥和定點(diǎn)釋藥。

圖5 HER-AGIO@CaP-CD納米粒子合成示意圖[114]Fig.5 Synthetic process of the HER-AGIO@CaP-CD nanoparticles[114]

圖6 羥磷灰石修飾Fe3O4@mSiO2的釋藥[116]Fig.6 Drug release of the Fe3O4@mSiO2modified by hydroxyl-apatite[116]

2 pH響應(yīng)型納米藥物載體的性能

2.1 載藥性能

良好的載藥性能是納米載體的重要特征之一，也是實(shí)現(xiàn)藥物靶向傳輸和提高療效的前提。納米材料的表面化學(xué)修飾是改善載體載藥性能的關(guān)鍵手段。一方面，可以通過(guò)引入氨基等基團(tuán)增強(qiáng)對(duì)芳香性藥物分子的負(fù)載。如Zohreh等[28]將肼基修飾到磁性納米載體表面，使其對(duì)DOX的負(fù)載量達(dá)到327 mg·g-1。殼聚糖連接到Fe3O4納米粒子后可為藥物分子提供大量氨基，通過(guò)與順-烏頭酸酐相連接可提高對(duì)DOX的負(fù)載量[31-32]。再如，氧化鐵納米粒子經(jīng)聚(β-氨基酯)修飾后,藥物負(fù)載量可達(dá) 679 μg·mg-1[39]。Wang等[118]通過(guò)加熱氫化法合成出親水性碳納米纖維(CNF)，利用碳表面大量含氧親水基團(tuán)獲得更優(yōu)的DOX負(fù)載性能，且其負(fù)載性能因DOX和CNF的分子間作用而表現(xiàn)出pH依賴性。我們課題組以功能化的碳納米管或石墨烯為載體，通過(guò)Au納米粒子的再修飾，利用Au-S鍵實(shí)現(xiàn)了對(duì)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定負(fù)載[119-120]。另一方面，還可通過(guò)對(duì)載體表面分子間作用力的設(shè)計(jì)提高其載藥性能。例如，多孔碳納米膠囊與藥物分子間的π-π堆積和靜電作用使其對(duì)DOX負(fù)載量高達(dá)1335 mg·g-1[63]。石墨烯與藥物之間的π-π堆積和氫鍵作用可使其負(fù)載達(dá)到飽和(2.65 mg·mgGR-1)，包封率達(dá) 88.3%[121]。

隨著現(xiàn)代納米醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)的迅速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)中空多孔材料因擁有高的表面積和大的內(nèi)容積而在提高載藥能力等方面表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[64,122-123]，其中集診斷和治療功能于一體的超順磁納米腔已成為人們的研究熱點(diǎn)之一。如yolk-shell結(jié)構(gòu)[121,124]、FePt 納米膠囊[125]、中空磁性核殼結(jié)構(gòu)[126]、Fe3O4@C 納米膠囊[127]、MnOx-碳納米膠囊(圖7)[128]以及有機(jī)磁性MOFs結(jié)構(gòu)[129]等都表現(xiàn)出良好的載藥性能。中空材料不僅可通過(guò)物理吸附的方式將藥物分子負(fù)載到材料的孔道中，而且還可用于構(gòu)筑一些適用于內(nèi)部輸藥的控釋體系，以期獲得更高的藥物負(fù)載率。例如，介孔硅(MSNs)具有化學(xué)惰性、孔尺寸可調(diào)、孔體積大、表面積高、毒性低以及易修飾等特點(diǎn)，在過(guò)去幾十年內(nèi)已廣泛用于藥物傳輸體系。目前研究主要集中在具有刺激響應(yīng)的有序MSNs設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)不僅可有效提高載藥容量，而且可在多孔硅孔口處覆蓋擁有刺激性響應(yīng)性能的超分子[130-132]、聚合物(圖8)[133-134]、納米粒子[135]或硼酸酯[136]等。 這些“控制帽”或“納米閥”不僅可減少藥物在傳輸過(guò)程中的過(guò)早釋放，而且可通過(guò)pH刺激下的水解或分子間作用力的變化引發(fā)釋藥。為探索新型高負(fù)載率的中空納米載體，我們課題組對(duì)磁性金屬納米管的合成、復(fù)合及性能進(jìn)行了系列研究，發(fā)現(xiàn)這些磁能納米管具有內(nèi)外雙活性表面，其中Ni@C納米管對(duì)DOX的包封率可達(dá)99%以上，Ni納米管經(jīng)包覆后，細(xì)胞毒性得到明顯改善，進(jìn)而為磁性管狀載體的深入研究奠定了基礎(chǔ)[137-140]。

圖7 MnOx-HMCNs的合成及形成機(jī)理[128]Fig.7 Synthetic procedure and formation mechanism for the MnOx-HMCNs[128]

圖8 HER-AGIO@CaP-CD納米粒子的釋藥過(guò)程[134]Fig.8 Drug release process of the HER-AGIO@CaP-CD nanoparticles[134]

除了載體的表面修飾和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，負(fù)載條件對(duì)載體的載藥性能也有一定的影響，表S1(Supporting Information)給出了一些常見pH響應(yīng)納米載體的載藥條件。一般而言，納米粒子越大，越容易被免疫系統(tǒng)清除。100 nm的納米粒子在人體具有較為理想的分布和較好的清除/集聚行為[127]。從表S1可以看出，pH響應(yīng)型的納米載體的尺寸范圍一般從幾個(gè)納米到幾百個(gè)納米不等。用于負(fù)載的藥物包括DOX、布洛芬、羅丹明6G、硼替佐米、表阿霉素、多西他奇、吉西他濱、地塞米松、5-氟嘧啶、順鉑、紫杉醇、雷帕霉素、溴代噻唑及雙氯芬酸等，其中DOX最常見。負(fù)載DOX時(shí)，因載體合成難易程度及后期緩釋模式的不同，載體的用量可從幾毫克到幾百毫克變化，負(fù)載時(shí)通常用純水或PBS為媒介。其中以純水為媒介時(shí)，相同載體在不同pH值下亦表現(xiàn)出不同的DOX負(fù)載率，弱堿性水溶液或中性PBS溶液(pH=7.4)更有利于DOX的負(fù)載。為獲得相對(duì)更高的藥物負(fù)載率，DOX的負(fù)載一般更易在中性pH值時(shí)進(jìn)行，其濃度一般在1.5 mg·mL-1以內(nèi)，體積多為幾個(gè)毫升，載體對(duì)藥物的包封率(EE)一般可達(dá)70%以上，而負(fù)載率(LE)一般小于50%。由于載體類型、負(fù)載條件均存在差異，藥物包封率和負(fù)載率的高低也不易直接進(jìn)行比較，但可為納米載體載藥條件的篩選提供參考。

2.2 體外釋藥性能

pH響應(yīng)型納米藥物載體的最大釋藥特點(diǎn)就是可通過(guò)調(diào)節(jié)媒介的pH值實(shí)現(xiàn)載體的智能釋藥，其釋藥的pH響應(yīng)點(diǎn)一般在2.0、5.0和7.0，可大致對(duì)應(yīng)于胃酸、腫瘤組織及正常組織的pH值，這為納米載體在靶向輸藥和定點(diǎn)治療等方面的應(yīng)用提供了可能。

在pH響應(yīng)釋藥過(guò)程中，納米載體的結(jié)構(gòu)及藥物的溶解性共同影響了載體的體外釋藥性能。如24 h內(nèi)，NaAlg-g-PNIPAAm共聚珠在pH 1.2時(shí)的最大釋放率為7%，而pH 7.4時(shí)最大釋放率增大至82%。這可歸因于共聚珠本身構(gòu)造的變化以及IM藥物的溶解性增大[109]。Wu等[50]用丙烯酸修飾的多功能磁性介孔硅納米球研究DOX釋放時(shí)發(fā)現(xiàn)，載體外層聚合物有助于24 h內(nèi)的DOX緩釋，而載體的介孔結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致24～30 h內(nèi)的DOX突釋。然而，Wang等[63]在研究pH 5.0時(shí)多孔碳納米膠囊釋放DOX行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，剛開始時(shí)DOX的釋放率依賴于pH值，16 h后的釋放量與時(shí)間呈線性關(guān)系，認(rèn)為DOX的釋放可分為pH控制突釋期和多孔膠囊擴(kuò)散緩釋期。Anirudhan等[93]在研究殼聚糖包覆、環(huán)糊精修飾的磁性納米載體的釋藥性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，pH 7.4時(shí)，藥物的24 h釋放率達(dá)50.7%，48 h達(dá)86.8%。認(rèn)為藥物的前期突釋可歸因于載體表面的物理綁定，而后期緩釋是來(lái)源于孔洞和環(huán)糊精的藥物擴(kuò)散，這是因?yàn)樗幬锖铜h(huán)糊精間的主客體作用的改變需要較長(zhǎng)時(shí)間。Ghorbani等[66]研究了一種雙響應(yīng)核交聯(lián)納米凝膠對(duì)甲氨蝶呤的釋放，發(fā)現(xiàn)24 h內(nèi)，pH 7.4時(shí)釋放率42%，而pH 5.3時(shí)釋放率為64%，認(rèn)為載體的物理誘捕及其對(duì)藥物離子吸附可有效阻止藥物的突釋。最近，Roozbahani等[64]將鋰藻土納米粒子用于地塞米松(DEX)的釋放，發(fā)現(xiàn) DEX 在 pH=3、7、13時(shí)，釋放率分別為 (43.3±9.4)%、(59.4±1.7)%和 (35.6±5.2)%，認(rèn)為這種突釋是由于鋰藻土邊緣處藥物的釋放所致，而DEX總釋放需3 d才能達(dá)到平衡。由上可知，納米載體的釋藥行為與其微觀結(jié)構(gòu)、包覆成分、修飾組分、包覆次序等均有關(guān)系，突釋和緩釋的先后順序及產(chǎn)生的原因也會(huì)有所差異。

除了載體結(jié)構(gòu)和藥物性質(zhì)，釋藥模式也會(huì)對(duì)載體釋藥性能的評(píng)價(jià)產(chǎn)生很大影響。傳統(tǒng)模式是將荷藥載體直接分散到媒介中，通過(guò)測(cè)量媒介中藥物的吸光度評(píng)估釋藥性能[24,44,76,92,99,115,141]。當(dāng)媒介體積較大時(shí)，可直接移取少量媒介進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)媒介體積較少時(shí)，需在檢測(cè)后將檢測(cè)液倒回原體系或補(bǔ)充新鮮媒介，以維持總體積不變。這種方式相對(duì)簡(jiǎn)單，但一般需要的載體量較多。另一種模式是將荷藥載體制成片狀，再進(jìn)行釋藥研究。例如，通過(guò)藥物淋洗裝置用磷酸緩沖液淋洗荷藥載體，120 h后pH 7.4和5.0的累積釋放率分別可達(dá)73.7%和96.8%[45]。Dey等[90]在研究片狀載體釋藥時(shí)還發(fā)現(xiàn)，藥片首先吸水發(fā)生水合和溶脹，然后藥片中的聚合物發(fā)生松弛，最后藥片中的藥物從水合聚合物結(jié)構(gòu)中釋放到媒質(zhì)中。

為減少納米載體在體外釋藥研究中的損失，同時(shí)提高釋藥研究的效率，近年來(lái)逐步興起了“透析袋式”釋藥模式，即將少量荷藥納米載體封閉于透析袋中，然后將整個(gè)透析袋置于一定體積的媒介中振蕩，通過(guò)檢測(cè)透析袋外媒介中藥物濃度評(píng)價(jià)載體的釋藥性能。然而，我們?cè)诖判怨軤罴{米載體的體外釋藥研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，除了載體的表面修飾和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，透析袋規(guī)格、緩釋介質(zhì)pH值、緩釋介質(zhì)濃度、替換液體積以及振蕩速度等條件對(duì)載體釋藥性能的評(píng)價(jià)均有一定的影響。根據(jù)我們的研究結(jié)果，并結(jié)合近年來(lái)常見透析袋式釋藥參數(shù)(表S2)，發(fā)現(xiàn)影響載體體外釋藥性能的因素主要有以下4個(gè)方面：(1)透析袋的規(guī)格。透析袋內(nèi)外會(huì)產(chǎn)生“區(qū)域濃度”及滲透壓力[103]，在一定程度上“延緩”了袋內(nèi)藥物向袋外釋放，延長(zhǎng)了載體的釋藥時(shí)間。影響透析袋“延緩”效應(yīng)的內(nèi)在因素是其截留分子量(NMWC)——透析袋孔徑大小的量度。一般透析袋的孔徑越大，袋內(nèi)外的物質(zhì)交換就越快，載體釋藥效率就越高。然而，為了避免納米載體穿過(guò)透析袋，透析袋的孔徑又不能太大。鑒于目前所合成納米載體的尺寸，透析袋的截留分子量一般介于3 500～15 000 Da，其中以3 500 Da為主。(2)透析袋內(nèi)外媒介參數(shù)。袋外媒介體積越大，越有利于載體釋藥，一般為5～100 mL。而袋內(nèi)載體媒介體積為1～10 mL，其中2 mL最為常見。從24 h釋放率還可以看出，緩沖介質(zhì)的pH值也會(huì)影響到載體的釋藥性能，考慮到正常組織和腫瘤組織的微環(huán)境，pH值大多為5.0、6.5及7.4，一般pH值越低，釋放率相對(duì)越大，表明載體具有良好的酸敏性釋藥性能。(3)替換液體積。為了方便檢測(cè)、減少誤差，“透析袋式”釋藥采用提取少量袋外媒介進(jìn)行檢測(cè)，并添加相同體積的新鮮媒介，通過(guò)計(jì)算袋外媒介中藥物的累積釋放率評(píng)估載體的釋藥性能。媒介的替換體積在0.2～15 mL之間，其中大多為1～3 mL。通常替換體積越大，越有利于載體釋藥。(4)替換時(shí)間及振蕩速度。通常袋外媒介的替換頻率越高，載體的釋藥速度也就越快。此外，釋藥時(shí)的振蕩速度越大，越有利于袋內(nèi)外“區(qū)域濃度”的平衡，載體釋藥速度也越快。所以，對(duì)于納米藥物載體，若釋藥方式和條件不盡相同，其釋藥性能也不好直接比較。

2.3 體外細(xì)胞毒性

良好的生物相容性是納米載體進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的前提條件。體外MTT細(xì)胞活力實(shí)驗(yàn)則是評(píng)估納米載體生物相容性的重要手段。納米材料的成分不同，其生物相容性也有很大差別。目前公認(rèn)生物相容性較好的無(wú)機(jī)材料有介孔硅、氧化鐵、羥磷灰石及石墨烯等，毒性低的有機(jī)修飾物常有殼聚糖、環(huán)糊精及聚合物等。這些無(wú)機(jī)材料和有機(jī)修飾物之間的組裝是獲得更多低毒高效納米載體的重要途徑[71,116,142]。表S3列出了常見pH響應(yīng)型納米載體的體外毒性實(shí)驗(yàn)參數(shù)。從表S3數(shù)據(jù)可以看出，載體體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)使用的細(xì)胞株多為 Hela、HepG2、MCF-7、NIH3T3等，各載體在實(shí)驗(yàn)時(shí)所用濃度隨其成分的不同而有較大差別，但在各自最大實(shí)驗(yàn)濃度時(shí)，細(xì)胞的24 h存活率均超過(guò)60%，多為85%以上?？梢姡鬏d體在其實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)均表現(xiàn)為無(wú)毒或低毒，這不僅為其生物應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為其它pH響應(yīng)納米載體的毒性研究提供參考。

pH響應(yīng)納米載體的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)就是可在腫瘤微酸環(huán)境中智能釋藥，可延長(zhǎng)藥物在生物體系的血循環(huán)，增加腫瘤位置的藥物集聚[61]。表S3還統(tǒng)計(jì)出常見荷藥載體的體外抗腫瘤效果。不難看出，用于載體研究的抗癌藥物多為DOX。相比純DOX，荷藥載體一般具有更低的半致死濃度，表明納米載體和DOX可以起到協(xié)同的抗癌效果，這一點(diǎn)也可通過(guò)免疫印跡的分析結(jié)果得以證實(shí)[26,30]。

隨著納米載體研究的不斷深入，流式細(xì)胞技術(shù)也逐漸用于納米載體的毒性研究。例如，Li等[33]利用流式細(xì)胞技術(shù)研究了UA@MSN-UA對(duì)Hela細(xì)胞的循環(huán)分布及凋亡性能,結(jié)果表明,相比純熊果酸(UA)，UA@MSN-UA能通過(guò)細(xì)胞周期阻滯的方式抑制HepG2細(xì)胞增殖，表現(xiàn)出更強(qiáng)的誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡作用。類似地，Chen等[77]研究也發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于純的足葉草毒素(PPT)，負(fù)載PPT后的殼聚糖納米粒子可通過(guò)激活細(xì)胞凋亡信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。此外，利用熒光輔助流式細(xì)胞技術(shù)還可評(píng)估載體的細(xì)胞攝入情況[29,143]。

2.4 體內(nèi)抗癌性能

相比體外抗腫瘤研究，納米載體的體內(nèi)抗癌性能研究更為復(fù)雜，影響因素也相對(duì)較多。鑒于腫瘤組織的弱酸環(huán)境，pH響應(yīng)納米載體的體內(nèi)抗癌性能主要體現(xiàn)在載體修飾前后、荷藥前后及其與單純藥物的比較研究。如Zhu等[26]通過(guò)體內(nèi)急毒性實(shí)驗(yàn)證實(shí)了腙鍵修飾的聚精氨酸/脫氧葡萄糖量子點(diǎn)(9R/DGQD)具有良好的生物相容性。通過(guò)病理學(xué)研究、器官指標(biāo)、腫瘤體積及動(dòng)物體重等評(píng)估了材料的體內(nèi)抗癌活性。結(jié)果表明，該量子點(diǎn)經(jīng)過(guò)DG-PEG和9R修飾后，毒副作用降低，并可有效抑制皮下腫瘤組織的生長(zhǎng)。Deng等[35]將負(fù)載DOX的mPEG-b-(PCL-g-P(DA30-co-DMAEMA20))膠束經(jīng)尾靜脈注入荷瘤Balb-c小鼠體內(nèi)，12 d后可發(fā)現(xiàn)4T1腫瘤的體積明顯變小，20 d后仍能保持良好的抗腫瘤藥效，小鼠的體重并未發(fā)生明顯變化。Ma等[56]將金納米帽修飾的磁核介孔硅復(fù)合納米材料(Au NRs-MMSNEs)通過(guò)靜脈注射輸入荷瘤鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)0.5 h后該納米材料可快速分散到整個(gè)腫瘤組織，經(jīng)808 nm光照射5 min，局部溫度可達(dá)55℃，可獲得良好的抗腫瘤效果。Sharma等[61]研究了維生素B6修飾的核電反轉(zhuǎn)型DOX-B6-SA-NP納米粒子在細(xì)胞內(nèi)的DOX傳遞，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于純的DOX，該荷藥納米粒子表現(xiàn)出更高的藥物療效和更低的細(xì)胞毒性。Zhang等[74]將石墨烯-己二酸二酰肼-肝磷脂/DOX納米粒子(GO-ADHHep/DOX)靜脈注射到小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合納米粒子相比純DOX表現(xiàn)出更長(zhǎng)的滯留時(shí)間，這可歸因于DOX與GOADH-Hep之間的強(qiáng)烈相互作用。Li等[114]將DOX-AGIO@CaP-CD雙藥物納米粒子從尾靜脈注射到荷瘤鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)該納米粒子可有效抑制小鼠體內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)，這是因?yàn)楹召愅∨潴w的抗原-抗體反應(yīng)可加強(qiáng)細(xì)胞對(duì)該納米粒子的攝入。

2.5 體內(nèi)分布性能

pH響應(yīng)納米載體進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，其體內(nèi)分布會(huì)受到多種因素的影響。常見的有以下3種情況：(1)生理性分布。納米載體經(jīng)靜脈注射到動(dòng)物體后，很容易被體內(nèi)的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)識(shí)別，故而會(huì)優(yōu)先集聚于肝臟和脾這兩個(gè)重要的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)器官。腎臟作為重要的消除器官也有利于納米載體的循環(huán)聚集。因此，納米載體的體內(nèi)分布及毒性研究一般都選擇肝臟、脾、腎臟等器官，通過(guò)這些器官的病理性改變?cè)u(píng)估納米載體的體內(nèi)安全性。(2)磁場(chǎng)導(dǎo)向分布。對(duì)于磁性pH響應(yīng)多功能納米載體，外磁場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)體內(nèi)載體的靶向分布。有研究表明，無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)，納米粒子主要集聚在肝臟中，有磁場(chǎng)時(shí)，納米粒子更多地集中在腫瘤細(xì)胞位置，肝臟、肺、脾臟和腎臟中集聚量明顯降低。但磁場(chǎng)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致載體的釋藥變緩，從而限制了載體中藥物在腫瘤中的分布[114]。(3)靶向性分布。靶向性分布主要是針對(duì)于荷瘤鼠的抗癌研究。一方面，腫瘤組織因其高通透性和滯留效應(yīng)(EPR)會(huì)促使納米載體的被動(dòng)靶向，加之納米材料具有良好的穿刺和滯留性能，使得納米載體更有利于在腫瘤位置的集聚。例如，相比純DOX，GO-ADH-Hep/DOX納米粒子被肝臟和脾攝入的更多，表明血循環(huán)過(guò)程中發(fā)生了RES系統(tǒng)的攝入。而心臟、肺和腎臟的攝入含量相對(duì)較低，這有利于降低載體的毒副作用[74]。另一方面，可通過(guò)特殊的分子識(shí)別實(shí)現(xiàn)納米載體的主動(dòng)靶向分布。例如，葉酸具有穩(wěn)定性高、低成本以及非免疫源性的優(yōu)點(diǎn)，可以連接很多分子，在人體乳房、卵巢、肺、腎及其它各種癌中過(guò)表達(dá)。經(jīng)其修飾的納米載體可主動(dòng)靶向分布到腫瘤細(xì)胞，已成為一種最有前景的癌細(xì)胞靶向試劑[6,36-37,73,81,106,126]。對(duì)此，我們課題組分別利用葉酸修飾的海藻酸鈉/植物甾醇聚合物 (FPA)、生物素/淀粉(FBP)以及NIR光活性納米粒子，研究了其靶向葉酸過(guò)表達(dá)受體癌細(xì)胞的行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)葉酸修飾后的納米粒子對(duì)KB細(xì)胞表現(xiàn)出更高的荷藥載體攝入率和更低的細(xì)胞半抑制濃度(IC50)，這是因?yàn)槿~酸受體可調(diào)控細(xì)胞的內(nèi)吞作用，并可有效減少納米載體的毒副作用[144-146]。此外，脫氧葡萄糖也可以通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤低氧區(qū)的靶向效應(yīng)，有效提高聚精氨酸/脫氧葡萄糖修飾量子點(diǎn)的主動(dòng)靶向性，使修飾后的量子點(diǎn)在腫瘤位置可滯留48 h。(4)代謝性分布。納米載體除了靜脈注射以外，還可通過(guò)皮下注射及口服灌胃方式輸入動(dòng)物體內(nèi)，但不同的輸入方式會(huì)產(chǎn)生不同的代謝效果，進(jìn)而影響到載體的體內(nèi)分布。例如，Dou等[147]通過(guò)藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)皮下注射的載體，其藥物可在小鼠體內(nèi)滯留13 d，并出現(xiàn)輕微的集聚現(xiàn)象，這主要是因?yàn)樵撦d體的體內(nèi)釋放要取決于載體擴(kuò)散和水解兩種因素。通過(guò)載脂蛋白E敲除小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化研究發(fā)現(xiàn)，皮下注射的納米粒子更易被傳輸?shù)絼?dòng)脈粥樣硬化斑。而相同劑量載體經(jīng)口服灌胃，會(huì)在血液和主動(dòng)脈中被快速分布和清除，72 h就被完全清除。

3 總結(jié)與展望

pH響應(yīng)型納米載體是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，近年來(lái)也取得了很好的進(jìn)展，基于共價(jià)鍵、分子間作用力及載體結(jié)構(gòu)變化的pH響應(yīng)機(jī)制逐步清晰化和明確化，pH響應(yīng)型納米載體的定向傳輸及智能釋藥研究正不斷深入，新型pH響應(yīng)型納米載體正在不斷涌現(xiàn)。載體的細(xì)胞毒性及抗癌性能已逐漸從體外細(xì)胞水平轉(zhuǎn)向活體研究，流式細(xì)胞、免疫印跡、免疫組化、活體成像等生物醫(yī)學(xué)技術(shù)也已逐步用于載體的生物學(xué)評(píng)價(jià)。

在納米載體的研究領(lǐng)域，化學(xué)、材料學(xué)、生物化學(xué)及免疫學(xué)等多學(xué)科融合的趨勢(shì)正在逐步增強(qiáng)，pH響應(yīng)型納米載體已在癌癥診斷和治療等方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛在的應(yīng)用前景。但相關(guān)技術(shù)仍處于基礎(chǔ)研究階段，仍有不少關(guān)鍵技術(shù)有待進(jìn)一步研究：(1)研究方法缺少“金標(biāo)準(zhǔn)”。pH響應(yīng)型納米載體的負(fù)載、緩釋及細(xì)胞毒性等研究，都是建立在各自實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還沒(méi)有相對(duì)統(tǒng)一和公認(rèn)的衡量方法，不同載體之間的可比性不強(qiáng)。(2)體內(nèi)研究有待深入。與體外環(huán)境不同，pH響應(yīng)型載體在體內(nèi)會(huì)受到體內(nèi)血循環(huán)、體內(nèi)代謝及器官分布等多種因素的影響，其體內(nèi)傳輸、控釋及治療效果均有待深入評(píng)估。(3)多藥物負(fù)載是個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。具體表現(xiàn)在，同一載體負(fù)載兩個(gè)以上藥物，實(shí)現(xiàn)多藥物協(xié)同治療和多藥物按需釋放等；載體攜帶多個(gè)基因片段或抗體，實(shí)現(xiàn)基因介導(dǎo)或免疫治療等特殊功能。(4)多孔性載體是個(gè)重要內(nèi)容?；诮榭坠琛⒂袡C(jī)MOF結(jié)構(gòu)、納米膠囊以及納米管的多孔載體，具有更大的負(fù)載性能和可控的釋藥途徑，有可能成為今后pH響應(yīng)型納米載體的首選對(duì)象。為此，我們也正在對(duì)磁性管狀納米載體進(jìn)行進(jìn)一步的研究?？傊?，良好的生物相容性、智能的靶向性、超高的負(fù)載率、智能的釋藥性等依然是pH響應(yīng)型納米載體研究的主要內(nèi)容，集多種性能于一體的納米載體仍然是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。

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