纳米医学在溶栓治疗中的研究进展

钟志惟 周为民

南昌大学第二附属医院血管外科，江西 南昌 330000

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）是全球主要的健康威胁，每年有1790万人死于CVD（占全球死亡总数的31%）[1]，预计到2030年，这一数字将上升至每年超过2360万人死亡[2]。通过生活方式干预和必要的药物治疗可以预防CVD发生[3-4]。首先，预防血栓形成可避免心肌梗死、局部缺血性脑卒中和静脉血栓栓塞等严重并发症，早期发现血栓并进行有效治疗可以提高患者的生存率和生活质量[5-6]。其次，预防动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）也具有重要意义，而AS发展过程中斑块破裂可引起腔内血栓形成[7-8]。随着纳米技术出现，将纳米医学与溶栓治疗相结合以治疗血栓，通过包裹溶栓药物的纳米载体，靶向纤维蛋白溶解的方法可在血栓形成部位发挥局部作用，可提高血管的再通率，并降低与静脉给药相关的出血并发症[9-10]。纳米医学的前沿领域还显示出通过有效的纳米载体负载药物精准溶解血栓，本文总结文献，对纳米医学在溶栓治疗中的研究进展进行综述。

1 纳米颗粒在溶栓治疗中的进展

纳米技术是致力于控制纳米尺度物质的科学领域，使物质基本性质发生突破性的变化，纳米技术间的融合对血管外科学和血管栓塞疾病的治疗产生重要意义[11-13]。纳米颗粒系统具有如下优势：（1）纳米颗粒具有诊断和治疗血栓的能力，因为纳米颗粒直径在50～500 nm，能够穿过下肢小直径血管，并绕过不必要的障碍物，从而到达目标血栓部位；（2）纳米颗粒诊断还可以传播到大腿深部的血管，从而扩大可视化区域，这与使用传统超声获得的局部焦点不同；（3）纳米颗粒可以合成具有靶标特异性配体的功能化颗粒，特异性结合血管中的靶标血栓达到增强性溶栓；（4）不同纳米颗粒涂层具备特殊性能，达到所需药物的释放曲线，从而有效、及时溶解血栓；（5）可以设计多功能纳米颗粒系统，检测由血栓脱落引起的炎性反应和血管损伤[14]。

目前，纳米颗粒已用于治疗血管内皮功能障碍[15]。在一项研究中，合成了聚乙二醇化的聚酰胺-胺类树枝状纳米载体用于下肢深静脉血栓形成（deep venous thrombosis，DVT）治疗，同时增加低分子肝素（low molecular weight heparin，LMWH）半衰期[16]。树枝状纳米载体具有静电相互作用、疏水吸引力或氢键共价结合的物理和化学性质，用于封装和递送治疗剂。此外，增加治疗剂的生物利用度对于增强和有效清除血栓至关重要。很少有研究使用聚合物纳米载体来增强肝素在系统中的可用性。对于LMWH的口服药物输送，通过双重乳液技术制备了替扎肝素包封的聚酯/聚阳离子聚甲基丙烯酸甲酯纳米载体[17]。对这些纳米载体的释放和药代动力学研究表明，其具有增强治疗剂可用性的潜力；而且纳米颗粒包裹的口服药有助于避免因服用不同药物引起的药物相互作用[17]。Paliwal等[18]研究采用仿生固体脂质纳米颗粒的合成，以提高LMWH的口服生物利用度。

尽管纳米材料已被用于诊断和靶向血管内皮功能障碍，但其在DVT检测和治疗中的应用还未被过多研究，仅在少数研究中报道。Karagkiozaki等[19]开发了两种与血栓形成共价或非共价结合的靶向血栓的多峰纳米颗粒，以监测和检测血栓形成和纤维蛋白溶解；为配制这些纳米粒子，合成了交联的氧化铁纳米颗粒，这些复合功能化的颗粒可以通过磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）和光学成像模式进行检测，通过荧光和核磁共振成像分析在存在血块的情况下的体外成像效率。

有研究还合成了纳米微粒MRI造影剂，以增强MRI在分子水平上对血栓的诊断和检测的特异度和灵敏度[20]。以纤维蛋白为靶标的纳米颗粒系统由包裹全氟化碳的脂质壳和嵌入壳中的二亚乙基三胺五乙酸配合物组成[20]。French等[21]利用抗纤维蛋白抗体，这种抗体能够将自身附着在表达纤维蛋白的细胞聚集体上。新方法合成的纳米粒子表现出改善的离子和粒子弛豫性，并且还通过抗血纤蛋白抗体表现出与血栓表面的强结合性[22]。此外，在一项研究中还制备了靶向全氟化碳纳米颗粒，以帮助血栓分子成像，这些纳米颗粒由生物素化的磷脂组成，并基于靶标上的浓度，评估靶标声学纳米粒子的成像效率，这些颗粒可增强的声学对比度，能更好可视化血凝块和超声[23]。

纳米药物在纤溶治疗领域也在快速发展，基于纳米颗粒的药物输送可以增加药物循环时间，提高治疗效果，并通过将活性分子输送到损伤部位来减少不必要的非靶向效应[24]。不同纳米或微载体（如脂质体、聚合物、磁性纳米粒子和生物）在CVD的治疗领域也有类似研究[25]。理想的溶栓药物载体应该是生物相容、无毒、无免疫原性和可生物降解，同时应避免被免疫系统迅速清除[26]。而纳米颗粒的应用优势归因于其高表面体积比、多功能、高生物利用度和可能的治疗剂释放控制。通过使用靶向部分（抗体、适配子、多糖、肽和小分子）和（或）施加磁能来修饰纳米载体的表面，从而增强溶栓药物的聚集，从而实现特定的血栓靶向治疗以增强溶栓效果。此外，将纤溶药物包裹在纳米粒上可以保护其不被血液中的纤溶酶原激活物抑制剂-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）灭活[27]，并延长其血液循环时间，从而以较低剂量实现安全有效的溶栓治疗。纳米载体保护可能进一步限制循环中的药物渗出，降低出血并发症的风险[28]。

2 脂质体

脂质体，其定义为由磷脂双层包裹的球形载体。脂质体因其良好的生物相容性、毒性低和制备简单而被认为是医学领域最有前途的药物输送工具之一，主要是小分子药物（如化疗药物），其中一些已获得临床批准[29]。脂质体通常是通过薄膜水合作用制备，包括在有机溶剂中溶解脂质成分，旋转蒸汽预复水，以及通过冷冻干燥、反相蒸发或将含有磷脂的无水乙醇注射到水相中制备脂质体；进一步使用薄膜挤压、超声和（或）冻融来调节颗粒大小，根据双层纳米颗粒直径的大小和纳米颗粒数量，可以产生不同类型的脂质体，如大或小的单层囊泡和多层囊泡[30]。脂质体的两亲性使其能够内化亲水和疏水化合物。脂质体包裹纤溶酶原激活剂用于血栓特异性给药，常被用来改善药物的半衰期和减少出血等并发症。鉴于传统脂质体在体内聚集，并在与血浆蛋白接触后通过单核巨噬细胞系统（mononuclear phagocytic system，MPS）迅速清除，食品药品监督管理局批准采用修饰聚乙二醇以提供空间稳定性，从而改善纤溶酶原激活剂在血液中的药代动力学[31]。脂质体的低毒性和可生物降解代表了其在用作载体传递溶栓药物方面显著优势[32]。但是，脂质体的局限性之一是其在血流中的稳定性差[33]。

3 聚合物纳米载体

根据制备方法的不同，聚合物纳米颗粒可以具有纳米球或纳米胶囊结构。天然产生的亲水性聚合物和人工合成的生物相容性聚合物都可以用于纳米颗粒的制造，并提供简单的表面修饰和功能化[34]。天然亲水性聚合物较常见，如多糖（透明质酸、海藻酸盐和壳聚糖）和蛋白质[35]。合成生物相容性聚合物可以是预聚合形式，如聚己内酯、聚乳酸等聚酯，或由单体聚合而成，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚氰基丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚乳酸-羟基乙酸。与天然亲水性聚合物相比，合成生物相容性聚合物具有纯度高、重现性好等优点。聚乳酸-羟基乙酸是食品药品监督管理局批准的聚合物，也是一种有潜力的药物纳米载体。由于其良好的生物降解性和生物相容性，被广泛用于医学研究。Colasuonno等[36]通过1-乙基-3-（3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺反应，以100%的效率用聚乳酸-羟基乙酸和聚乙二醇的混合物负载重组人组织型纤溶酶原激活物（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA）合成了盘状多孔纳米溶栓复合物。尽管该纳米复合物缺乏主动靶向，但其具有高效的溶栓作用，这种高效溶栓潜力可能归因于其模拟红细胞的形状和可变形性，从而能够在血管内进行有效循环及在血栓部位多方位的富集[37]。与脂质基纳米载体相比，聚合物纳米载体具有更强的抗机械约束性，从而增加对溶栓药物的负载以增强溶栓作用[38]。

4 磁性纳米粒子载体

磁性纳米粒子（magnetic nanoparticle，MNP）具有体表面积大、粒子直径小（1～100 nm）、超顺磁性强、可被MRI检测到、良好的生物相容性和低毒性等优点，在溶栓药物缓释方面受到广泛关注。早期MNP被引入MRI领域，以克服标准成像方法的低灵敏度。直接可视化含有氧化铁纳米晶体的纳米颗粒可以避免核磁共振成像造成的质子弛豫效应[39]。用于递送溶栓药物的无机纳米载体主要由磁性纳米颗粒组成。根据大小，磁性纳米粒子分为两类：流体动力学尺寸小于50 nm的超小型超顺磁性氧化铁（ultrasmall superparamagnetic iron oxides，USPIO）和流体动力学尺寸大于等于50 nm的超顺磁性氧化铁（superparamagnetic iron oxides，SPIO）颗粒。MNP是可生物降解的，参与体内的铁稳态[40]。MNP可以负载溶栓药物后在磁场的作用下富集在血栓部位，达到靶向治疗疾病的目的，从而减少药物由于全身系统性治疗带来不良反应。

5 仿生纳米载体

大自然激发了药物输送系统中纳米技术的发展。生物启发和仿生技术不仅可以通过其化学结构来模拟生物材料，还可以模拟其生物学功能。研究认为，可以制成内源性蛋白质仿生纳米载体以减少溶栓药物清除时间延长其血浆半衰期。研究发现，rt-PA可通过凝血酶可裂解肽与人血清白蛋白耦连，并用针对血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa的同源肽进行修饰[41]。红细胞衍生的仿生纳米载体是一种较有前途的溶栓药物载体。红细胞因其延长的血液循环而被认可，其可以避免被巨噬细胞清除长达3个月。许多因素被认为是导致这一现象的原因，包括其具有盘状形状、变形能力及自我识别表达的生物标记物，如CD47和CD200[42]。总之，红细胞似乎是溶栓药物特别有前途的载体。

6 小结

血管闭塞的快速再通对急性血栓性疾病患者具有重要意义。创新的纳米医学方法已被广泛用于靶向溶栓治疗，以应对全身给药的挑战。纳米和微载体能够用局部疗法取代全身系统疗法并显著减少不良反应。纳米药物在血栓性疾病治疗中可防止溶栓剂被PAI-1灭活、改善血液半衰期、在较低剂量下增强溶栓效果并减少全身出血。但纳米医学仍存在较多挑战，尤其是生物安全性方面，为确保临床安全，需仔细检查纳米颗粒的理化特性和在非靶器官和组织中的蓄积情况，以考虑其潜在的毒性。一些纳米颗粒可能会导致氧化应激、免疫反应、蛋白质错误折叠、免疫反应和DNA损伤[43]。选择食品药监管理局批准的生物相容性和完全生物可降解材料，以及根据良好制造规范规模化生产纳米制剂是至关重要的。

纳米药物在溶栓治疗中的管理，如果使用纳米载体进行血栓治疗时，需考虑一些特定功能。纳米载体在负载最大量药物时，保持溶栓作用，保护药物免于酶促降解，并确保在血栓中快速释放。未来还应考虑开发纳米载体新材料和新血栓溶解药物。综上所述，将溶栓药装载到纳米载体中为血栓性疾病治疗开辟了新前景。