纳米给药系统抗恶性肿瘤治疗的研究进展

马 钰，胡 静，刘宝瑞，钱晓萍

(南京鼓楼医院，江苏 南京 210008)

WHO发布的全球癌症统计报告显示：2013年全世界癌症病例1500万例，预计20 a后癌症患者总数将上升至2 200万例，严重威胁着全球范围内人类的健康。目前我恶性肿瘤的治疗策略包括手术、化疗、放疗、生物治疗、分子靶向治疗等，研究出高效治疗恶性肿瘤的方法对于改善恶性肿瘤患者的生活质量、延长患者生存时间意义重大[1-2]。

纳米技术的出现，受到研究者们越来越多的关注，也给肿瘤的治疗带来了新的希望。有人曾说21世纪将是纳米药物的世纪，纳米药物结合工程、物理、生物、化学、数学以及医学等，通过纳米给药系统，提高疾病检测、成像、药物输送和治疗的效果。纳米粒作为药物控释传递的载体具有以下特点：1)载药纳米粒可以增加药物的溶解度，提高药物的吸收率和生物利用度以及优化药物动力学特性；2)纳米粒不仅可以通过血脑屏障，还可以穿透组织间隙，在特定的组织细胞中通过驻留并缓慢释放药物，进而达到靶向治疗的效果[3-4]；3)纳米粒也可以通过各种成像技术进行实时监测治疗，这有助于对纳米给药系统实行可视化操作；4)当纳米粒直径<200 nm时，由于这个大小的纳米粒可以随意通过组织，载药纳米粒注入血管后，会减少形成血栓的风险。因为这些特性，纳米粒介导的药物输送已经在临床和科研中广泛应用[5-6]。

1 纳米给药系统的类型以及在抗肿瘤中的应用

纳米给药系统的类型主要分为纳米脂质体、固体脂质纳米粒、纳米微球、磁性纳米粒、微乳以及免疫纳米粒等。通过纳米给药系统将抗肿瘤药物靶向输送到肿瘤组织，进而用于肿瘤的治疗。

1.1 纳米脂质体 纳米脂质体是大小为1～100 nm的脂质双分子层形成的内部为水相外部为油相的闭合性胶体结构。纳米脂质体的制备方法包括薄膜分散法、逆向蒸发法、冷冻干燥法以及注入-超声法等。给药途径十分广泛，可以通过肌肉、皮下、静脉、眼部、皮肤以及鼻腔等途径给药。目前已经上市的脂质体包括顺铂脂质体、阿霉素脂质体、庆大霉素脂质体等。近年来免疫脂质体、热敏脂质体和前体脂质体也随之得到应用，这些新的研究成果在不同程度上提高了脂质体的包封率和靶向性，使其更高效、不良反应更低，但是仍然存在稳定性差以及容易渗漏等缺点。Amir等[7]制备了青蒿素-转铁蛋白纳米脂质体体内治疗BALB/c小鼠乳腺癌，结果显示青蒿素-转铁蛋白纳米脂质体可以明显促进乳腺癌细胞的凋亡，延缓肿瘤的生长。有学者[8]成功将中链脂肪酸和维生素C包载在纳米脂质体中，包封率分别为(44.26±3.34)%和(62.25±3.43)%，平均粒径为(110.4±7.28) nm。Spring等[9]通过制备光活化剂纳米脂质体抑制原位胰腺癌的生长，也取得了良好的疗效。

1.2 固体脂质纳米粒 固体脂质纳米粒作为一种新型的纳米粒已经受到了广泛的关注，其兼有聚合物纳米粒生物相容性好、理化性质稳定、缓释性好、安全系数高等优点，同时具备脂质体易于大规模生产、不良反应轻的优点。然而，固体脂质体纳米粒对水溶性药物包封效果欠佳、载药量低。固体脂质纳米粒的制备方法主要有超声分散法、高压乳均法、乳化-蒸发法以及溶剂扩散法等。可以通过注射、口服、皮肤、眼部和肺部等途径给药。目前前列地尔和氟比咯酚脂的固体脂质体已经批准上市。Yallapu等[10]的研究发现姜黄素纳米粒可以有效抑制前列腺癌细胞的活性，同时可以抑制前列腺癌细胞的侵袭、迁移和克隆能力，促进前列腺癌细胞的凋亡。

1.3 纳米微球 纳米微球是由天然高分子材料或人工合成的可降解和生物相容性好的聚合物作为材料制备而成，其形状各异，不同形状的纳米微球其制备方法也不完全一样。制备纳米微球的方法各异，药物可以物理性的包裹于高分子载体中，也可以通过化学键与高分子载体连接。李恒涛等[11]以苯乙烯为单体,丙烯酸为功能单体,采用细乳液聚合法合成了苯乙烯-丙烯酸共聚纳米微球，所得到的微球粒径范围在50～70 nm。Gwak等[12]通过制备聚乳酸-羟基乙酸纳米微球治疗脊髓损伤，制备的纳米微球具有吸收效率高、不良反应轻等优点。Wang等[13]将制备的纳米微球用于骨组织再生，纳米微球的药物缓释性，使得这种治疗骨组织再生的方法明显优于传统的治疗方法。Fan等[14]将DNA纳米球用于前列腺癌的诊疗。纳米微球虽然在肿瘤的治疗上体现了极大的潜在应用价值，但其也可能存在着风险。比如，纳米微球具有很大的表面活性和催化作用，并且纳米微球能够轻易穿过细胞膜，引起生物系统的其他反应尚不明确。

1.4 磁性纳米粒 磁性纳米粒通常含有磁性元素,如铁、镍和钴及其化合物,其在体内的靶向行为可受磁场调控，其原理主要是通过将磁性纳米粒注入人体后中，在磁场的作用下，磁性纳米粒产生高热并在肿瘤组织中聚集直接对肿瘤细胞有杀灭作用。磁性纳米粒作为一种重要的纳米材料，由于具有特殊的物理、化学、热学以及机械学性质,作为药物传输体系具有广泛的应用前景。磁性纳米粒子的制备方法主要包括物理方法(如机械碾磨法)和化学方法(共沉淀法、微波合成法、高温热解法以及氧化法等)。范钰等[15]研究了超顺磁性纳米榄香烯对大肠癌HCT-116细胞增殖、侵袭及微小RNA-155表达的影响，结果表明超顺磁性纳米榄香烯对肠癌细胞的增殖、侵袭和转移等都有一定的抑制作用。Kawai等[16]制备的磁性纳米粒结合阳离子脂质体对前列腺癌骨转移癌细胞的生长具有抑制作用。韩月东等[17]研究荧光磁性纳米粒子与前列腺癌特异性抗原单链抗体片段结合的复合纳米探针，比较该探针作为前列腺癌核磁共振靶显像剂与治疗剂的可行性，这使得纳米粒子的可视化操作成为可能。目前，磁性纳米粒子介导的热疗已经应用于早期临床试验中。

1.5 微乳 根据粒径范围的不同将微乳分为纳米乳(10～100 nm)和亚微乳(100～1 000 nm)，其制备方法主要是以中长链甘油三酯及植物油脂等为油相，加入乳化剂、水和表面活性剂而制成的水包油乳剂。目前临床上应用较多的微乳有丙泊酚、叶酸、依托咪酯以及安定等。黄可心等[18]通过制备FA-PEG修饰自微乳，发现其对胃癌细胞SGC-7901具有明显的体外靶向特征。孔维超等[19]通过制备载药纳米磁性碘化油微乳用于肝脏肿瘤的治疗，并取得一定的疗效。微乳给药系统优点主要有安全性高、不良反应轻、增加了药物溶解性以及提高药物的稳定性等特点，这对于微乳用于各种肿瘤的治疗提供了很大的优势。但是微乳给药系统仍然存在不少缺点：比如微乳中高浓度的乳化剂和表面活性剂具有一定的不良反应，尤其是对胃肠道的刺激作用以及容易引起全身急、慢性不良反应，而且微乳还存在物理稳定性差，药物释放速度过快以及载药量低的问题。

1.6 免疫纳米粒 免疫纳米粒研究较多的主要是白蛋白纳米粒，白蛋白纳米粒是以白蛋白为基质的纳米级微粒，这种纳米粒无免疫原性、可降解且生物相容性好。白蛋白纳米粒在体内的分布主要由粒径大小以及表面性质决定，仅粒径<100 nm的纳米粒才能穿透肝血窦内皮细胞。这些特性使得白蛋白纳米粒在体内具有高靶向性。免疫纳米粒是在白蛋白纳米粒的基础上形成的，通过交联剂将肿瘤特异性抗体吸附或交联于白蛋白纳米粒表面即形成抗体导向的免疫纳米粒。白蛋白纳米粒的制备方法主要包括超声乳化法、PH-凝集法和超临界流体技术等。Ramon 等[20]通过制备cd99抗原免疫纳米粒抑制尤文氏肉瘤的生长。Aggarwal等[21]通过制备吉西他滨免疫纳米粒实现对胰腺癌的靶向化疗。Das等[22]制备出nutlin-3a免疫纳米粒也成功用于肿瘤的治疗。

2 纳米粒的制备方法

制备纳米粒的方法主要有乳化聚合法、界面沉淀法、超流体临界技术、乳化溶剂蒸发法以及盐析乳化-扩散法等。

2.1 乳化聚合法 乳化聚合法是目前制备纳米粒最为重要的方法。早期研究中通过乳化聚合法制备的纳米粒有聚丙烯酰胺纳米球、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米粒以及聚氰基苯烯酸酯纳米球等。这些聚合材料由于合成工艺危险，使用有害有机溶剂以及难以被生物降解等缺点，近年来已经逐渐被淘汰，取而代之的是聚乙二醇化聚乳酸羟基乙酸纳米粒和聚氰基丙烯酸烷酯纳米粒的研究比较多见。目前的研究成果主要有布洛芬聚氰基丙烯酸烷酯纳米粒、吲哚美辛-聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒以及阿霉素-姜黄素聚氰基丙烯酸正丁酯复方纳米粒等。溶剂pH、表面活性剂和空间稳定剂等对粒径和包封率、表面电位均有影响[23]。

2.2 界面聚合法 此法是利用表面活性剂的乳化或增溶作用使单体高度分散，再在界面处引发聚合反应形成纳米粒[24]，主要适用于脂溶性药物的制备，如聚氰基丙烯酸烷酯纳米粒的制备，得到的纳米粒能耐受高温高压且粒径稳定性较好。徐越等[25]用此法制备的反义核酸氰基丙烯酸正丁酯纳米粒,其形态规整、无黏连、大小均匀,平均粒径为94.9 nm,包封率和载药量分别为96.7%、10.1%,在体外血清中稳定性好并优于传统的吸附法制备的纳米粒。

2.3 超临界流体技术 超临界流体是指超过物体的临界温度和压力的液体，具有高扩散度，低黏度以及与物质良好溶解度等特点。将药物或者聚合物溶解在超临界流体中，当该液体通过微小孔径的喷嘴减压雾化时，伴随着超临界流体的迅速气化，随即析出的就是固体纳米粒[24]。运用该方法分离具有耗能低、污染少和效果好等优点。颜庭轩等[26]采用超临界流体技术制备具有缓释效果的辛伐他汀-左旋聚乳酸-聚乙二醇复合微球，载药量为12.65%,粒径为6.24 μm。然而，该方法仅适用于相对分子质量不超过10 000的聚合物，而且许多药物和载体材料在超临界流体中不溶解，因此该方法的应用也受到了限制。这时可以将聚合物或者药物溶解反溶剂中，在高压下超临界流体可以完全吸收反溶剂从而析出纳米粒，这种方法称为超临界反溶剂技术。陈畅等[27]在自制的超临界反溶剂实验装置上，以聚乳酸作为研究对象,二氯甲烷-丙酮为混合溶剂，制备了粒径较小、粒径分布较窄的载药基体微粒。

2.4 乳化-溶剂蒸发法 乳化-溶剂蒸发法是较为常用的方法，是将聚合物溶解在有机溶剂中，再将药物溶解或分散在聚合物溶液中，在水和乳化剂存在下形成稳定乳液，经高压乳匀或超声后，经过连续搅拌，在特定压力和温度条件下蒸去有机溶剂即得水包油纳米乳液，该方法适用于疏水性药物[28]。对于水溶性药物，则须制备成复乳，先将稳定剂和亲水药物溶解在水里,水相分散在溶解有聚合物的有机溶剂中形成初乳液，初乳液再次被分散在含有沉淀剂的水相中，在一定压力和温度条件下蒸去有机溶剂形成复乳[29]。魏炜等[30]制备出紫杉烷类PEG-PDLLA纳米粒，结果表明，通过包载形成的纳米粒的粒径为(13±1)nm，分布较集中。Singha等[31]也采用乳化-溶剂蒸发法成功制备了多西他赛固体脂质纳米粒。

2.5 盐析乳化―扩散法 单纯的盐析法适用于醋酸纤维素酞酸酯、甲基丙烯酸共聚物和乙基纤维素等材料，由于该方法仅适用于亲脂性药物，而且包装率低、药物稳定性差，单纯运用盐析法制备载药纳米粒已经不多见。目前常用的是盐析乳化―扩散法，本方法以白蛋白、明胶等天然高分子为囊材，先将药物和高分子材料溶解在水中，通过加入盐类沉淀剂或改变溶剂pH等方式使高分子析出，后加入乳化剂至沉淀刚好消失，再加入戊二醛使其固化，最后通过透析膜或凝胶柱层析精制而得[24]。该方法的主要问题是水溶性药物在乳化―扩散过程中易从聚合物中渗出，为了使该方法更适用于水溶性药物，Takeuchi等[32]以链状甘油三酸酯代替水作为分散介质，并且加入表面活性剂，将油状悬浮液经过离心分离，得到纳米颗粒。张勇等[33]成功制备了环孢素A白蛋白纳米粒，其为规整的球形结构，载药量为14.7%,包封率为85.8%,粒径240.5 nm,Zeta电位-32.0 mV,pH为7.0,渗透压为314.7 mOsmol·kg-1。Xu等[34]通过此法制备吉西他滨明胶纳米粒用于胰腺癌的治疗，效果疗效优于单独使用吉西他滨治疗组。

3 纳米给药系统的问题与展望

纳米给药系统经过多年的发展已经有了很大的进步和改善，而且在抗恶性肿瘤方面已经有了实际应用。然而，不容回避的是纳米给药系统仍然存在着很多问题，其中就包括可选择的药用载体比较有限，纳米粒的长期稳定性、安全性和有效性等问题还没有从根本上得到解决，以及制备方法的工业化还不成熟等问题。这些问题都需要进一步全面深入的研究才可能得到解决。随着纳米技术的进一步发展，纳米给药系统在肿瘤治疗领域中的研究会进入新的阶段，由于纳米给药系统相对其他治疗恶性肿瘤的方法有诸多不可替代的优势，未来纳米给药系统必将成为人类征服恶性肿瘤的又一大有利工具。

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