摘 要:20世紀(jì)80年代開(kāi)始研究的納米技術(shù)在90年代獲得了突破性進(jìn)展,它給許多行業(yè)帶來(lái)巨大變化,它對(duì)生物醫(yī)學(xué)的滲透與影響是顯而易見(jiàn)的。利用納米技術(shù)可將生物降解性和生物相容性的聚合物與藥物一起制成納米藥物,作為靶向藥物制劑,直接導(dǎo)入病灶部位的器官、組織甚至細(xì)胞,達(dá)到提高藥物療效,降低毒性的作用;將納米材料作為藥物載體,可增加某些藥物的胃腸吸收,提高其生物利用度;將納米材料作為載體,可用于基因的輸送和治療。文章就納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的研究進(jìn)展做一綜述。
關(guān)鍵詞:納米技術(shù);生物醫(yī)學(xué);載體
納米技術(shù)是20世紀(jì)80年代末、90年代初才逐步發(fā)展起來(lái)的前沿、交叉性新型學(xué)科領(lǐng)域,它的迅猛發(fā)展將在21世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。納米顆粒是以高分子物質(zhì)為輔料,將藥物溶解、吸附或包裹于輔料中,分散制成納米級(jí)的固態(tài)或液態(tài)微粒,是一種新型納米粒給藥系統(tǒng),一般將其粒徑大小界定在1 nm~100 nm[1],已研究的納米粒包括聚合物納米囊與納米球、藥質(zhì)體、脂質(zhì)納米球、納米乳和聚合物膠囊。
1 藥物載體
利用納米科技可將生物降解性和生物相容性的聚合物作為載體與藥物一起制成納米藥物,作為靶向藥物制劑,直接導(dǎo)入病灶部位的器官、組織甚至細(xì)胞,達(dá)到提高藥物療效,降低毒性的作用;將納米材料作為藥物載體,可增加某些藥物的胃腸吸收,提高其生物利用度[2-3]。
1.1 腫瘤的治療
納米生物導(dǎo)彈將直接用于治療各種細(xì)胞水平的疾病,對(duì)病變組織和細(xì)胞有特異性殺傷作用。將基因或藥物輸送到癌細(xì)胞和器官以達(dá)到直接的治療效果;納米藥物載體作為抗惡性腫瘤藥物的輸送系統(tǒng)是納米顆粒最有前途的應(yīng)用之一。研究表明,納米粒子緩釋抗腫瘤藥物延長(zhǎng)了藥物在腫瘤內(nèi)的存留時(shí)間,減緩了腫瘤的生長(zhǎng),與游離藥物相比,延長(zhǎng)了患病動(dòng)物的存活時(shí)間。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均證明,把親脂性免疫調(diào)節(jié)劑胞壁酰二肽或胞壁酰二肽膽固醇包裹到納米膠囊中,其抗轉(zhuǎn)移瘤作用比游離態(tài)藥物更有效[4]。研究人員將通過(guò)化學(xué)方法合成的納米紅色元素硒灌喂肺癌移植瘤模型小鼠,結(jié)果表明納米紅色元素硒有較好的抗肺癌移植瘤效果。
1.2 感染性疾病的治療
1.2.1 寄生蟲(chóng)病 利什曼原蟲(chóng)有較高的發(fā)病率和病死率,藥物治療效果并不理想并有較大毒性。利用納米載體系統(tǒng)能夠提高藥物在單核巨噬細(xì)胞內(nèi)的活性。研究表明,聚氰基丙烯酸己酯納米囊包被的伯氨喹的對(duì)體外巨噬細(xì)胞內(nèi)的杜氏利什曼原蟲(chóng)的作用比單獨(dú)的伯氨喹的作用強(qiáng)21倍;在研究抗肝包蟲(chóng)病藥物效果時(shí)發(fā)現(xiàn):給小鼠靜脈注射6 mg/kg阿苯噠唑的聚乳酸納米粒子與口服1 500 mg/kg游離阿苯噠唑的治療效果相當(dāng)?shù)男Ч?
1.2.2 細(xì)菌感染 體外試驗(yàn)表明,納米粒子可以作為細(xì)胞內(nèi)藥物輸送系統(tǒng),用于細(xì)胞內(nèi)疾病的治療。研究表明,納米粒子能夠增加培養(yǎng)基中大鼠肝細(xì)胞和小鼠腹腔巨噬細(xì)胞對(duì)慶大霉素的攝取,可以作為細(xì)胞內(nèi)藥物輸送系統(tǒng)。對(duì)培氟沙星和氧氟沙星抗菌效果研究表明,聚氰基丙烯酸乙基酯納米粒子包被的培氟沙星和氧氟沙星與游離藥物相比,其對(duì)標(biāo)準(zhǔn)菌株的抗菌活性增加了2倍~50倍。也有研究表明,納米粒子包裹的氨必西林比游離的氨必西林的療效要高20倍。
1.3 疫苗佐劑
納米粒子作為疫苗的佐劑,可以使抗原結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定,在機(jī)體內(nèi)能引起比常規(guī)佐劑更加強(qiáng)烈的、更加特異的免疫反應(yīng)。由于納米控釋系統(tǒng)能保護(hù)抗原并能促進(jìn)派伊爾氏結(jié)的攝取,所以用于包被口服免疫制劑會(huì)提高疫苗效果,同時(shí),口服用疫苗利用納米粒子包被后,避免了被胃酶和胃酸分解,而后被腸淋巴組織吸收。而且由于納米粒高度的分散性和巨大的表面積,能增加疫苗與胃腸道壁的接觸,從而增加吸收的機(jī)會(huì),提高疫苗的生物利用度;納米粒子的輔助作用還表現(xiàn)在持久地緩慢地釋放被包裹的抗原,加強(qiáng)吸收作用和機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)被納米粒子結(jié)合抗原的免疫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)用聚甲基丙烯酸甲酯納米粒子作為艾滋病毒疫苗的佐劑比用氫氧化鋁作為佐劑產(chǎn)生的抗體滴度要高10倍~100倍[5]。
2 基因載體
用納米載體系統(tǒng)輸送核苷酸有許多優(yōu)點(diǎn),如能保護(hù)核苷酸,防止降解;有助于核苷酸轉(zhuǎn)染細(xì)胞,還能夠靶向輸送核苷酸,起到定位作用。Chavany C等[6]研究聚氰基丙烯酸烷基酯納米粒子包被寡核苷酸時(shí)發(fā)現(xiàn),無(wú)論在緩沖液還是在細(xì)胞培養(yǎng)基中,納米粒子可以幫助寡核苷酸抵抗核酸酶的作用,防止了核苷酸的降解,同時(shí),通過(guò)細(xì)胞對(duì)納米粒子的吞噬作用而增加了寡核苷酸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的量。被制成基因載體的DNA和明膠納米粒子凝聚體含有氯奎和鈣,而明膠與細(xì)胞配體運(yùn)鐵蛋白共價(jià)結(jié)合。在Truong L等[7]用明膠納米粒子包被DNA時(shí)發(fā)現(xiàn),納米粒子可與反應(yīng)中超過(guò)98%的DNA相結(jié)合,DNA的電泳并不受影響,DNA在納米粒子中部分避免了被脫氧核糖核酸酶Ⅰ的分解。
3 展望
納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,納米藥物載體的發(fā)展,為現(xiàn)代給藥系統(tǒng)的研究提供了新途徑,對(duì)現(xiàn)代藥劑學(xué)的發(fā)展提出了更高、更新的要求;納米基因載體的發(fā)展,為基因在細(xì)胞內(nèi)抵抗核酸酶的降解、提高細(xì)胞對(duì)基因的利用度提供了更好的途徑。藥物經(jīng)納米化可提高其生物利用度、制劑的均勻性、分散性和吸收性。發(fā)展納米藥物可定點(diǎn)給藥,制造納米生物導(dǎo)彈可直接用于治療各種細(xì)胞內(nèi)疾病,特異性地殺滅腫瘤細(xì)胞,顯示出良好的應(yīng)用前景。
(吳艷花1 ,阮文科21.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,北京 100094;2.北京農(nóng)學(xué)院,北京 102206)