許小藝，祁小樂(lè)，吳正紅

（中國(guó)藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京211198）

惡性腫瘤由于其旺盛的細(xì)胞代謝、分裂與增殖失控的特性，其生理特征與正常細(xì)胞顯著不同，主要體現(xiàn)在弱酸性、高還原性、低氧及某些特異性酶過(guò)度表達(dá)等方面。腫瘤組織這些特殊的微環(huán)境為研究靶向性更強(qiáng)、毒副作用更小的治療藥物提供了新的思路。過(guò)去的幾十年里，在腫瘤藥物遞送系統(tǒng)中，納米技術(shù)作出了重大的貢獻(xiàn)，而納米凝膠比其他常規(guī)納米載體顯示出更高的穩(wěn)定性[1]。納米凝膠是納米級(jí)別凝膠顆粒，存在三維溶脹的聚合物鏈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[2-3]，藥物包載于其中可以有效避免酶降解。其具備水凝膠的高含水量，可根據(jù)外界環(huán)境變化收縮或膨脹，和納米粒子的被動(dòng)靶向性以及有較長(zhǎng)的血液循環(huán)時(shí)間等特點(diǎn)。因而用納米凝膠為載體遞送抗腫瘤藥物有著良好的前景?；谀[瘤細(xì)胞獨(dú)特的微環(huán)境和納米凝膠的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米凝膠，使其具備pH、活性氧、還原敏感以及酶、溫度及光熱響應(yīng)等特點(diǎn)。本文從不同的劃分角度將腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米凝膠分為生物環(huán)境響應(yīng)型、物理環(huán)境響應(yīng)型兩大類，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化，綜述了近幾年在這方面的研究進(jìn)展。

1 生物環(huán)境響應(yīng)型納米凝膠

根據(jù)腫瘤細(xì)胞微環(huán)境的獨(dú)特性，將pH 刺激響應(yīng)凝膠、還原響應(yīng)凝膠、活性氧刺激響應(yīng)凝膠、酶響應(yīng)凝膠統(tǒng)一劃分為生物環(huán)境響應(yīng)型納米凝膠。

1.1 pH 刺激響應(yīng)型納米凝膠

腫瘤細(xì)胞新陳代謝過(guò)快導(dǎo)致其分泌酸液過(guò)多，致使腫瘤細(xì)胞的pH 值低于正常組織和血液。血漿pH 值（pH 7.4）與腫瘤細(xì)胞外微環(huán)境（pH 6.5 ～ 7.2），以及溶酶體（pH 4.5 ～ 5.5）與內(nèi)涵體（pH 5.5 ～ 6.8）的pH 值[4-5]之間的顯著差異更是提供了良好的藥物釋放觸發(fā)條件。

而制備酸響應(yīng)納米凝膠的策略之一是在聚合物主鏈中通過(guò)酸不穩(wěn)定官能團(tuán)交聯(lián)藥物。這些納米凝膠降解的觸發(fā)基于pH 降低時(shí)納米凝膠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)酸不穩(wěn)定鍵的斷裂，比如腙鍵、酰胺鍵和原酸酯鍵[6]。包封的藥物的釋放由納米凝膠在低pH 下的快速降解產(chǎn)生。不同酸敏感基團(tuán)可在不同pH 環(huán)境中斷裂，使得藥物在腫瘤細(xì)胞外液或溶酶體、內(nèi)涵體中釋放發(fā)揮不同療效[1,6-7]。pH 響應(yīng)納米凝膠的另一個(gè)策略是酸性側(cè)鏈和（或）主鏈的官能團(tuán)形成交聯(lián)聚電解質(zhì)的聚合物[8]。這些基團(tuán)在高于聚合物網(wǎng)絡(luò)的pKa的pH 下電離。由于存在電離基團(tuán)的靜電排斥，水凝膠鏈狀結(jié)構(gòu)延伸，增加吸水量體積膨脹。

1.1.1 腫瘤胞外微環(huán)境響應(yīng)腫瘤組織代謝產(chǎn)生酸性副產(chǎn)物以及與細(xì)胞酸清除受損的高糖酵解活性的組合使得腫瘤胞外微環(huán)境pH 值達(dá)到6.5 ～ 7.2[9]。與正常細(xì)胞和血液環(huán)境（pH 7.4）相比，這種較低的腫瘤細(xì)胞外pH值已被用于促進(jìn)腫瘤細(xì)胞攝取藥物以及促進(jìn)抗癌靶向藥物的釋放[10]。

Du 等[11]制備了一種pH 響應(yīng)電荷轉(zhuǎn)換的納米凝膠，并分別測(cè)定了包載牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）和阿霉素（doxorubicin，DOX）的凝膠體外細(xì)胞內(nèi)的釋放量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在pH = 6.8 條件下，由于酸響應(yīng)使得酰胺鍵迅速斷裂釋放出BSA。只需要0.5 h 即可釋放包載量80%的BSA，并且酸響應(yīng)導(dǎo)致的電荷轉(zhuǎn)換促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞對(duì)凝膠的胞吞。

Oh 等[12]將聚乙二醇?xì)ぞ厶墙又π纬?-二乙氨基丙基（3-diethylaminopropyl，DEAP），在生理pH 值下，自組裝制備成pH 響應(yīng)的納米凝膠，當(dāng)pH 值降低至腫瘤細(xì)胞外的pH 值(pH = 6.8)時(shí)，由于DEAP 的質(zhì)子化作用，納米凝膠結(jié)構(gòu)改變并從其中迅速釋放DOX，從而提高DOX 治療效果。張瀅等[13]用丙烯酸改性的葡聚糖作為交聯(lián)劑，與甲基丙烯酸二甲氨基乙酯反應(yīng)得到葡聚糖納米凝膠。該納米凝膠能夠在生理pH 條件下保持較小粒徑，有利于體循環(huán)，而在腫瘤微酸性環(huán)境刺激下觸發(fā)粒子膨脹，粒徑增大從而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)吞實(shí)現(xiàn)增加胞內(nèi)釋藥的目的。

1.1.2 腫瘤細(xì)胞內(nèi)涵體/溶酶體微環(huán)境響應(yīng)溶酶體為內(nèi)部呈酸性環(huán)境（pH 4.5 ～ 5.5）并含有多種水解酶的細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器，其在細(xì)胞膜修復(fù)、病原體防御、自噬和信號(hào)傳遞以及胞內(nèi)藥物釋放中起關(guān)鍵作用[14]。腫瘤細(xì)胞中的溶酶體比正常組織細(xì)胞中的溶酶體更多且體積更大[15]。內(nèi)涵體（pH 5.5 ～ 6.8）是細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)泡狀細(xì)胞器，當(dāng)細(xì)胞連同自身的部分細(xì)胞膜內(nèi)吞入一個(gè)物質(zhì)（可以是病毒、蛋白等）時(shí)就會(huì)產(chǎn)生這樣的內(nèi)涵體。它存在于細(xì)胞質(zhì)中，但它內(nèi)部的物質(zhì)可以通過(guò)細(xì)胞特有的運(yùn)輸系統(tǒng)向細(xì)胞核內(nèi)傳遞信號(hào)。而響應(yīng)性納米凝膠制劑通常通過(guò)內(nèi)吞作用被腫瘤細(xì)胞內(nèi)化，借助內(nèi)涵體/溶酶體的低pH 環(huán)境則能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的藥物釋放。然而，應(yīng)該注意的是，所有細(xì)胞（腫瘤細(xì)胞或正常細(xì)胞）的內(nèi)涵體和溶酶體都是酸性的，這需要高腫瘤靶向性和選擇性腫瘤細(xì)胞攝取以防止藥物潛在的副作用[16]。

Ju 等[17]制備了在不同pH 條件下，體積可膨脹-收縮可逆的納米凝膠載體系統(tǒng)。其由具有聚電解質(zhì)核心和交聯(lián)蛋白質(zhì)殼的全生物聚合物基納米凝膠組成，并將其用于DOX 的遞送研究。通過(guò)自由基聚合反應(yīng)，聚N-異丙基丙烯酰胺，N-賴氨酸-N'琥珀酰基殼聚糖（N-lysinal-N'-succinyl chitosan，NLSC）與N-N'亞甲基雙丙烯酰胺形成聚電解質(zhì)內(nèi)核，外層吸附BSA 形成性質(zhì)穩(wěn)定的納米凝膠。在溶酶體酸性條件下，NLSC 的氨基基團(tuán)質(zhì)子化，產(chǎn)生靜電排斥，納米凝膠高度膨脹，藥物得以釋放；同時(shí)溶酶體脹裂，納米凝膠進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。而胞質(zhì)中pH 較高，載體體積收縮回原始大小，且可進(jìn)入相鄰的腫瘤細(xì)胞發(fā)揮作用。該藥物載體系統(tǒng)可以深入滲透到腫瘤組織中，增加藥物的療效。

Seyfoori 等[18]通過(guò)結(jié)合多壁碳納米管（carbon nanotube，CNT）和pH 敏感納米凝膠的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了多功能磁/pH 響應(yīng)納米混合系統(tǒng)，包載DOX 作為一般癌癥化學(xué)治療藥物模型。將殼聚糖納米凝膠涂覆在MnFe2O4磁性納米顆粒的表面上，隨后將它們沉積在官能團(tuán)化CNT 的表面上以形成共價(jià)鍵合的pH/磁響應(yīng)CNT。分析納米載體的性質(zhì)，載藥效率以及藥物釋放特性，發(fā)現(xiàn)官能團(tuán)化的CNT 有著溶酶體微酸環(huán)境響應(yīng)（pH 5.3）的特點(diǎn)。通過(guò)在不同時(shí)間間隔暴露于DOX 釋放上清液的U-87 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系的活/死測(cè)定，證明殼聚糖涂覆的磁性納米復(fù)合材料可以在一周內(nèi)產(chǎn)生更高的pH 響應(yīng)性和更高的藥物釋放。這種基于腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米載體載藥量更高同時(shí)也更加智能。Cuggino 等[19]通過(guò)沉淀/分散聚合法合成了具有不同N-異丙基丙烯酰胺/丙烯酸摩爾組成的聚（N-異丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸）納米凝膠（nanogel，NG）作為藥物遞送系統(tǒng)（drug delivery system，DDS）并以鹽酸阿霉素為模型藥物。動(dòng)態(tài)光散射（dynamic light scattering，DLS）顯示，在模擬生理學(xué)環(huán)境條件下，NG 有良好的生物分散性。

此外，由于陽(yáng)離子藥物與陰離子NG 的離子相互作用，NG 顯示出較高的藥物負(fù)載能力和效率。在37℃下的等離子體模擬培養(yǎng)基（pH = 7.4 和0.14 mol · L-1NaCl）下的藥物泄漏最小，在溶酶體環(huán)境模擬培養(yǎng)基（pH = 5和0.14 mol · L-1NaCl）下觸發(fā)藥物釋放。

然而由于內(nèi)涵體/溶酶體中存在大量水解酶，為了避免包載的小分子藥物、基因藥物、蛋白質(zhì)在內(nèi)涵體/溶酶體中釋放后被水解，如何借助在溶酶體膜上形成孔洞、質(zhì)子海綿效應(yīng)等機(jī)制[20-21]增強(qiáng)其溶酶體逃逸依舊是一個(gè)非常值得研究的問(wèn)題。

1.2 還原響應(yīng)型納米凝膠

腫瘤細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽（glutathione, GSH）濃度是正常細(xì)胞的7 ～ 10 倍，而在正常細(xì)胞內(nèi)的GSH 濃度又是細(xì)胞外的GSH 濃度的200 倍[22]，因而腫瘤細(xì)胞內(nèi)是一個(gè)高還原性的環(huán)境。氧化還原響應(yīng)型納米凝膠具有優(yōu)異的藥物負(fù)載能力；通過(guò)增強(qiáng)的滲透性和保留效應(yīng)（enhanced permeability and retention effect，EPR）在腫瘤組織中的選擇性積累；可調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)還原條件下的快速藥物釋放等特點(diǎn)[23]。大多數(shù)氧化還原響應(yīng)的納米凝膠具有二硫鍵、琥珀酰亞胺-硫醚鍵等組分。

Tian 等[24]制備了由透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）交聯(lián)了聚（乙二醇）二縮水甘油醚和胱胺（cystamine，CYS）形成的凝膠。CYS 中的二硫鍵提供還原響應(yīng)特性，凝膠中負(fù)載的DOX 得以迅速釋放；而二硫鍵斷裂的同時(shí)納米凝膠尺寸顯著性增加從而損害了肌動(dòng)蛋白絲并進(jìn)一步阻止其在胞質(zhì)內(nèi)的擴(kuò)散和組裝，致使腫瘤細(xì)胞凋亡增強(qiáng)。這種綜合了生理刺激觸發(fā)的物理治療和藥物治療的方式也為惡性腫瘤的治療提供了新的思路。He 等[25]采用L-胱氨酸交聯(lián)制備甲氧基聚（乙二醇）（methoxy poly(ethylene glycol), mPEG）-聚（L-苯丙氨酸-共-L-胱氨酸）納米凝膠。通過(guò)以氨基封端的mPEG（mPEG-NH2）作為大分子引發(fā)劑，L-苯丙氨酸N-羧酸酐（L-phenylalanineN-carboxy anhydride，LP NCA）與L-胱氨酸N-羧酸酐（L-cystineN-carboxy anhydride，LC NCA）一步開(kāi)環(huán)聚合（ring opening polymerization，ROP）形成凝膠。該多肽凝膠包載DOX 用于智能治療前列腺癌（prostate cancer，PCa）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，標(biāo)記為NG/DOX 的負(fù)載納米凝膠顯示出GSH 誘導(dǎo)的凝膠腫脹和加速DOX 釋放的效果。 隨后，NG/DOX 顯示出有效的細(xì)胞內(nèi)攝取和腫瘤細(xì)胞增殖抑制特性。此外，NG/DOX 在體內(nèi)RM-1 PCa 移植小鼠模型中具有增強(qiáng)的抗腫瘤效力和安全性，表明其具有巨大的臨床治療潛力。

同樣地，結(jié)合腫瘤微環(huán)境的特點(diǎn)，還原響應(yīng)常與pH 響應(yīng)相結(jié)合，從而更好的對(duì)藥物的釋放速度和釋放位點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控。徐杰等[26]制備了包載DOX 具有pH 和還原性雙響應(yīng)的黃原膠納米凝膠。以胱胺四酰肼做交聯(lián)劑，通過(guò)“一步法”與黃原膠反應(yīng)。凝膠中的游離酰肼基團(tuán)與DOX 的酮羰基反應(yīng)生成酸敏感的酰腙鍵，使得DOX 在到達(dá)腫瘤部位后迅速釋放；而胱胺四酰肼中的二硫鍵則在高GSH 環(huán)境下斷裂，破壞了凝膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，同樣促進(jìn)DOX 的快速釋放。

1.3 活性氧刺激響應(yīng)型納米凝膠

活性氧（reactive oxygen species，ROS）主要包括O2-、H2O2以及HO-[27]。其通常由線粒體電子傳遞和副產(chǎn)物產(chǎn)生，被用于正常細(xì)胞的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)[28]。在體內(nèi)各種抗氧化酶的作用下，ROS 水平維持穩(wěn)態(tài)。由于腫瘤細(xì)胞的增殖失控，其組織中血管尚未發(fā)育成熟，使得腫瘤組織處于缺氧狀態(tài)。腫瘤細(xì)胞的缺氧導(dǎo)致其組織內(nèi)ROS 濃度大于正常組織。因而靶向腫瘤細(xì)胞并具備ROS 響應(yīng)的藥物遞送材料得以運(yùn)用。代表性材料如硫醚和含硒聚合物[29-30]，該類材料能在氧化條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水基團(tuán)從而發(fā)揮作用[31]。目前，關(guān)于ROS 刺激響應(yīng)型的納米藥物、微球以及聚合物研究較為成熟[32-34]，而ROS 刺激響應(yīng)型的納米凝膠研究則相對(duì)較少。

Chen 等[35]通過(guò)硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)設(shè)計(jì)并合成了一種pH 和ROS 雙響應(yīng)納米凝膠，以DOX 作為抗癌模型藥物。在有機(jī)堿催化劑存在下，3 種單體之間在“一鍋”中進(jìn)行共聚合，使用二丙烯酸酮作為酸不穩(wěn)定接頭（A2單體），3-巰基丙酸酯是交聯(lián)單元（B4 單體）。同時(shí)，mPEG-丙烯酸酯作為大分子單體，賦予納米凝膠良好的水分散性。得到的硫醚基團(tuán)可被氧化成更親水的鏈段，有利于加速縮酮鍵的水解。通過(guò)1H-NMR 和尼羅紅釋放實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了納米凝膠的pH 響應(yīng)和H2O2氧化作用響應(yīng)。Zhang 等[36]制備了一種ROS 響應(yīng)型PEG 化的多聚磷酸酯納米凝膠。多聚磷酸酯是活細(xì)胞中不可或缺的一部分，有良好的生物相容性，其與PEG 的交聯(lián)結(jié)構(gòu)賦予凝膠良好的穩(wěn)定性；而該納米凝膠具備硒化物基團(tuán)使其能響應(yīng)腫瘤細(xì)胞中較高濃度的H2O2，疏水的硒化物基團(tuán)被氧化成親水性硒酮基團(tuán)，誘導(dǎo)納米凝膠迅速溶脹從而使其包載在其中的抗癌藥物能夠有效釋放。

1.4 酶響應(yīng)型納米凝膠

在腫瘤細(xì)胞部位，有許多酶（例如蛋白水解酶，透明質(zhì)酸酶，脂肪酶，基質(zhì)金屬蛋白酶和纖溶酶）表達(dá)增加[37-39]。腫瘤細(xì)胞外環(huán)境中這些過(guò)表達(dá)的酶具有很強(qiáng)的吸引力，可以改善腫瘤細(xì)胞攝取，腫瘤組織的溶出和/或藥物釋放。因而利用酶響應(yīng)設(shè)計(jì)制備納米凝膠也是研究的熱點(diǎn)，其原理是在具有一定選擇性催化酶存在的條件下，利用局部酶的表達(dá)來(lái)觸發(fā)藥物遞送系統(tǒng)，而在不存在特定酶的情況下納米凝膠非常穩(wěn)定[16]。酶介導(dǎo)的納米凝膠遞送系統(tǒng)可以響應(yīng)腫瘤細(xì)胞外的酶環(huán)境，比如基質(zhì)金屬蛋白酶、透明質(zhì)酸酶等。

1.4.1 基質(zhì)金屬蛋白酶響應(yīng)型納米凝膠基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）是具有約24 種人類內(nèi)肽酶的家族，其共同起作用以降解許多蛋白質(zhì)的組分，包括細(xì)胞外基質(zhì)[40]，MMP 也稱基質(zhì)蛋白。MMP尤其是MMP-2 和MMP-9 參與許多癌癥的侵襲、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移[41]。Terada 等[42]最先利用MMP-2 特異性靶向腫瘤細(xì)胞，將其與PEG 化的脂質(zhì)體結(jié)合，利用酶特異切割作用使脂質(zhì)體被腫瘤細(xì)胞吸收。具有PEG 涂層在生理?xiàng)l件下能夠保護(hù)有效負(fù)載，穩(wěn)定納米凝膠，但是PEG鏈?zhǔn)`在表面上會(huì)降低腫瘤細(xì)胞對(duì)凝膠的攝取，導(dǎo)致治療效果降低，這就是所謂的“PEG 困境”[43]。為了解決這一問(wèn)題，Choi 等[44]在制備PEG 包覆的多層納米凝膠時(shí)，在PEG 層與納米凝膠層引入MMP-2 可切割的肽接頭GPQGIWGQ，利用了腫瘤細(xì)胞外高表達(dá)的MMP-2 將其裂解，從而改善納米凝膠的選擇性細(xì)胞內(nèi)攝取。

Gordon 等[45]利用腫瘤細(xì)胞外增加的MMP-9濃度來(lái)誘導(dǎo)納米凝膠的表面轉(zhuǎn)換特性，在凝膠結(jié)構(gòu)上修飾MMP-9 可切割的PEG 肽綴合物mPEG（350）-GPLG↓LLGC（NH2），如圖1 所示。MMP-9水解底物除去PEG 屏蔽以顯示來(lái)自N-末端的多胺類表面。由于電荷轉(zhuǎn)換，空間穩(wěn)定性降低使膜相互作用增強(qiáng)，提高了腫瘤細(xì)胞對(duì)凝膠的攝取。進(jìn)入胞內(nèi)在GSH 刺激下，凝膠結(jié)構(gòu)中二硫鍵斷裂從而藥物在胞內(nèi)快速釋放。該凝膠能夠在MMP-9 存在下將其表面特性從被動(dòng)聚乙二醇化顆粒轉(zhuǎn)化為活性胺修飾的顆粒。HeLa 細(xì)胞的共聚焦顯微鏡圖像顯示mPEG350-NG 的MMP-9“活化”后比未經(jīng)修飾的mPEG350-NG 有更大的細(xì)胞攝取，表明該納米凝膠能響應(yīng)癌癥相關(guān)蛋白酶實(shí)現(xiàn)刺激響應(yīng)攝取。

1.4.2 透明質(zhì)酸酶響應(yīng)型納米凝膠透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）是一種酸性黏多糖，其廣泛分布于人體內(nèi)，尤其是在結(jié)締組織和上皮組織中。而透明質(zhì)酸酶（hyaluronidase，HAase）則是用于降解HA 的酶家族。在乳腺癌、腦癌和膀胱癌中，HAase 的表達(dá)增加。Yang 等[46]通過(guò)甲基丙烯酸化策略制備含有酶敏感基團(tuán)的HA 載DOX 納米凝膠，在脂肪酶和透明質(zhì)酸酶的作用下納米凝膠可以解交聯(lián)。在2D 單層細(xì)胞模型和3D多細(xì)胞球狀體中，HA 凝膠作為藥物載體顯示出受體依賴性的細(xì)胞攝取和滲透；近紅外(near infrared, NIR)熒光成像實(shí)驗(yàn)顯示納米凝膠可以顯著靶向腫瘤區(qū)域；體內(nèi)生物分布研究證明，與游離DOX 相比，HA 載DOX 納米凝膠增加了DOX 在腫瘤部位的積累，延長(zhǎng)了DOX的循環(huán)時(shí)間。在H22 荷瘤小鼠模型上，該納米凝膠表現(xiàn)出優(yōu)秀的抗腫瘤效果[46]。這種靶向、生物相容和多酶可降解的HA 納米凝膠在癌癥治療的藥物遞送中具有巨大潛力。

2 物理環(huán)境響應(yīng)型納米凝膠

2.1 溫度響應(yīng)型納米凝膠

通常溫度響應(yīng)常與其他刺激響應(yīng)聯(lián)合使用。具有溫度響應(yīng)的化合物，其分子結(jié)構(gòu)通常含有酰胺、醚鍵和羥基等官能團(tuán)。代表性化合物如聚（N-異丙基丙烯酰胺）（poly（N-isopropylacrylamide），PNIPAM）、聚N，N-二乙基丙烯酰胺、聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯、聚環(huán)氧乙烷和聚乙烯吡咯烷酮等[47]。利用具備溫敏特性的化合物制備的納米凝膠能夠通過(guò)快速的體積改變對(duì)外界溫度變化作出響應(yīng)，在特定的溫度下發(fā)生非連續(xù)體積相轉(zhuǎn)變，這一溫度被稱為低臨界溶解溫度（low critical solution temperature，LCST）。當(dāng)溫度低于LCST 時(shí)，水凝膠處于溶脹狀態(tài)；當(dāng)高于該溫度時(shí)，水凝膠迅速失水收縮，從而顯示出對(duì)溫度的響應(yīng)性[48]。最常用的溫敏型化合物是PNIPAM，未經(jīng)修飾的PNIPAM 在純水中的LCST為32℃，與人體體溫相近。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男揎?，可使其LCST 改變。

Xiong 等[49]制備了雙溫/pH 敏感的聚N-異丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸（poly（N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid），PNA）納米凝膠并將其作為DOX 載體。PNA納米凝膠LCST 受pH 值影響，在pH 7.4 時(shí)高于50℃，在pH 5.3 時(shí)為41℃，pH 6.8 時(shí)43℃。在生理?xiàng)l件下凝膠是親水的，但在溫度高于其LCST 時(shí)且正常組織之間存在的pH 差異使其經(jīng)歷雙溫度/pH 誘導(dǎo)的相變，該特征可讓腫瘤細(xì)胞選擇性地?cái)z取DOX-PNA 納米凝膠，有利于在區(qū)域高溫治療下的腫瘤細(xì)胞內(nèi)化?？鼓[瘤藥物DOX 通過(guò)酸不穩(wěn)定鍵與PNA 共價(jià)結(jié)合，腫瘤細(xì)胞酸性觸發(fā)時(shí)裂解釋放其有效負(fù)載。DOX-PNA 納米凝膠能夠改善腫瘤靶向給藥，減少副作用，在高溫和化療聯(lián)合治療中有很大的應(yīng)用價(jià)值。Jiang 等[50]制備了Cy5.5 標(biāo)記的乳鐵蛋白（lactoferrin, Lf）結(jié)合的pH/溫度敏感磁性（Cy5.5-Lf-MPNA）納米凝膠。由于其pH 和溫度敏感性，在生理?xiàng)l件下，Cy5.5-Lf-MPNA 凝膠親水溶脹，延長(zhǎng)了血液循環(huán)時(shí)間；在微酸環(huán)境下，疏水收縮使得凝膠更容易在腫瘤組織中積累并被內(nèi)化。此外乳鐵蛋白是膠質(zhì)瘤的有效靶向配體，提供活性腫瘤靶向的能力。在荷有原位膠質(zhì)瘤的大鼠中進(jìn)行的體內(nèi)研究結(jié)果表明，使用Cy5.5-Lf-MPNA 凝膠作為造影劑，能夠獲得高靈敏度和特異性的熒光成像。生物相容性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其具有良好的生物相容性[50]。該凝膠可用于細(xì)胞毒性檢測(cè)和組織病理學(xué)分析，有望成為臨床腦膠質(zhì)瘤的造影劑。

2.2 光熱響應(yīng)型納米凝膠

由于在腫瘤藥物靶向治療過(guò)程中，出現(xiàn)了多藥耐藥性（multidrug resistance，MDR）的問(wèn)題。因此，近幾年來(lái)化學(xué)藥物治療聯(lián)合其他治療手段通?？捎脕?lái)提高抗腫瘤藥物的治療效果。高溫對(duì)腫瘤有一定的殺傷力且部分化療藥物有熱增敏效應(yīng)，因而光熱治療是近幾年腫瘤納米治療研究的前沿和熱點(diǎn)。光熱治療主要是利用光熱納米材料的被動(dòng)或主動(dòng)靶向性以及其在光照條件下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)腫瘤部位有選擇性的加熱，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)部溫度過(guò)高，從而抑制腫瘤細(xì)胞的分裂或殺死腫瘤細(xì)胞；或者通過(guò)光熱效應(yīng)控制抗癌藥物從納米載體釋放，以及提高細(xì)胞膜的通透性，實(shí)現(xiàn)化學(xué)-光熱組合治療。常見(jiàn)的光熱納米材料主要有無(wú)機(jī)非金屬材料，如碳、硫化銅等；貴金屬納米材料，如金、鈀等；有機(jī)小分子材料，如吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）等；有機(jī)高分子材料，如聚苯胺、聚吡咯、聚多巴胺等[51]。

Chen 等[52]制備了一種能夠有效克服主要由藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（drug efflux transporter，DET）引起的腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性的凝膠。受到“特洛伊木馬”設(shè)計(jì)的啟發(fā)，利用生物相容性甲氧基聚（乙二醇）5k-嵌段聚（L-谷氨酸鈉鹽）200（PEG-PLE）、綠色熒光有機(jī)硅納米點(diǎn)（fluorescent silicone nanodots，OSiND）和可光降解的吲哚菁綠（ICG）這三個(gè)功能組件的簡(jiǎn)單超分子自組裝制備了載DOX 光控納米凝膠（SiPING）。SiPING 作為一種多功能納米平臺(tái)能夠有效克服MDR 的“特洛伊木馬”的作用基于以下兩步法：第一步，由于DET 的存在，質(zhì)膜起到細(xì)胞的門的作用讓抗癌“士兵”（DOX）本身很難跨越。 “士兵”通過(guò)隱藏在具有適當(dāng)表面涂層（PEG-PLE）的“特洛伊木馬”納米凝膠內(nèi)部以逃避DET 的識(shí)別，借助小窩蛋白、網(wǎng)格蛋白和巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的胞吞途徑轉(zhuǎn)運(yùn)到耐藥細(xì)胞內(nèi)，眾多的“士兵”廣泛分布在細(xì)胞質(zhì)中，有助于細(xì)胞核附近形成局部高濃度，成為進(jìn)一步將它們輸送到細(xì)胞核中的先決條件。第二步，利用光觸發(fā)使納米凝膠分解，大量“士兵”從凝膠中釋放進(jìn)入細(xì)胞核。長(zhǎng)循環(huán)PEG-PLE 防止納米凝膠被質(zhì)膜上的DET 識(shí)別，以增加納米凝膠的腫瘤和細(xì)胞積累效率，可光降解的ICG 賦予凝膠可光活化可拆卸的光控制藥物釋放，以及熒光OSiND 作為橋接交聯(lián)其他兩種組分和作為探針進(jìn)行生物成像。Chen 等[53]用α-環(huán)糊精和偶氮苯官能團(tuán)化的透明質(zhì)酸、金納米雙環(huán)酰胺（gold nanobipyramid，AuNB）綴合的介孔二氧化硅納米粒子（mesoporous silica nanoparticle，MSN）制備了可注射光響應(yīng)可持續(xù)癌癥治療的納米凝膠藥物遞送系統(tǒng)。由于HA 對(duì)MSN 和在腫瘤細(xì)胞上過(guò)表達(dá)的CD44受體之間的特異性親和力，MSN 可以選擇性地附著于腫瘤細(xì)胞。利用α-環(huán)糊精和偶氮苯之間的熱響應(yīng)相互作用以及AuNB 的光熱性質(zhì)，在近紅外（NIR）輻射下原位自組裝成水凝膠。凝膠化后，載有藥物（DOX）的MSN 載體封閉在水凝膠的HA 網(wǎng)絡(luò)中，而由于腫瘤組織周圍透明質(zhì)酸酶（HAase）的上調(diào)，水凝膠中HA的進(jìn)一步降解將釋放來(lái)自水凝膠的MSN，然后可被腫瘤細(xì)胞攝取并將其藥物遞送至細(xì)胞核。該納米凝膠在腫瘤組織及其周圍提供了富含DOX 的微環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的釋藥，既整合了腫瘤組織化學(xué)療法和光熱療法的優(yōu)勢(shì)，又具備酶響應(yīng)的特點(diǎn)。

光熱治療是在外部光源照射下實(shí)現(xiàn)腫瘤熱殺傷的一種治療手段，但熱療溫度過(guò)高則不利于藥物的遞送，溫和熱療才能使化療藥物發(fā)揮最大的熱增敏作用。而溫度則是溫敏給藥系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素，如果能夠?qū)⒐鉄峒{米材料與溫敏材料相結(jié)合制備出溫度可調(diào)控的藥物釋放系統(tǒng)，就能夠達(dá)到聯(lián)合抗腫瘤、減少藥物使用劑量、降低系統(tǒng)毒性的效果。

3 展望

為了滿足更精準(zhǔn)智能的實(shí)現(xiàn)腫瘤組織內(nèi)藥物遞送，改善多藥耐藥問(wèn)題，科研人員在腫瘤微環(huán)境響應(yīng)方面作出了堅(jiān)持不懈的努力。而具備粒徑小、血液循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、生物相容性好、生物可降解、載藥量高等優(yōu)點(diǎn)的納米凝膠在單一腫瘤微環(huán)境響應(yīng)和多重微環(huán)境響應(yīng)方面仍然有很大的發(fā)展和優(yōu)化的空間。制備響應(yīng)可逆性強(qiáng)、響應(yīng)靈敏度高、多重環(huán)境響應(yīng)相結(jié)合的納米凝膠將會(huì)是未來(lái)研究的主要方向。