血小板仿生药物递送系统在多种疾病治疗中的研究进展

邹佳辉， 王晓波， 张文丽

(中国药科大学药学院，江苏 南京 210009)

随着纳米技术及生命科学领域研究的深入，基于聚合物纳米粒、脂质体、胶束等形式的药物递送系统在过去数十年内得到广泛的研究。然而，目前传统药物递送系统载体生物相容性较差，在进入体内后，由于体循环中单核/巨噬细胞所构成的网状内皮系统的存在，药物与载体在血液循环过程中易于被捕获并清除[1]，致使其血液循环时间较短，有效性显著下降。此外，药物与载体缺乏靶向性，在体内广泛分布，易于导致全身毒副作用。近来，基于天然微粒的仿生药物递送系统(biomimetic drug delivery systems, BDDS)的出现引起了研究者们的极大关注[2]，利用生物材料并根据其机制从而设计并制备模拟天然产物，以获得新型药物递送系统，在治疗相关疾病方面具有巨大的潜力[3]。

血小板作为体内重要的循环细胞，已被广泛应用于仿生药物递送系统的构建。相比于其他的细胞，血小板具有诸多优势。首先，血小板可特定黏附到出血和受伤部位；其次，血小板可借助表面CD47受体产生“不吃我”信号，从而避免吞噬细胞的清除[4]；由于表达肿瘤相关的特异性受体和蛋白，血小板具有精确靶向肿瘤细胞的能力；此外，血小板还参与人体免疫应答，充当免疫系统的“第一反应者”。这些特性使得血小板药物递送系统在肿瘤、心血管疾病、炎症、细菌感染等方面具有广泛的应用潜力[5]。本文综述了基于血小板仿生药物递送系统在多种疾病治疗领域的研究与应用。

1 血小板的生理特性及应用方式

血小板广泛分布于人类血液之中，主要由巨核细胞衍生分化形成。血小板无细胞核结构，其胞质内含有多种细胞器和血小板颗粒，包括线粒体、溶酶体、内质网、α颗粒及致密颗粒等[6]。通常血液循环中的血小板计数为(100～300)×109/L，半衰期为8～10 d，衰老的血小板主要经过肝脏和脾脏的Kupffer巨噬细胞降解代谢。血小板具有多种生理功能：保持毛细血管内皮完整性、在血管内皮出现破损时启动初级凝血机制、促进新生血管的形成、促进组织修复、参与主动和被动免疫反应、参与炎症反应过程以及促进肿瘤的生长、转移和免疫逃逸等。

血小板表面分布有丰富的膜蛋白，并在相关蛋白的介导下可发挥特异性的生理功能，例如膜糖蛋白：GPⅠ b、GPⅣ、GPⅤ、GPⅥ等；整合素蛋白：αⅡb、α2、α5、β1、β3等；免疫相关蛋白：CD47、CD55、CD62等。此外，这些膜相关蛋白也参与了许多疾病的发生和发展，例如整合素蛋白αⅡb表达于血小板和肿瘤细胞的膜表面，介导两者与血浆纤维蛋白原及血友病因子之间的黏附；血小板表面的P-选择素可以与肿瘤细胞表面的CD44受体相互识别，从而使得血小板能够靶向多种肿瘤细胞系，促进肿瘤细胞在血管内的迁移和黏附，进而在继发部位定植和生长，影响肿瘤的发生和发展等[7]。

2 血小板仿生药物递送系统的构建

目前，血小板仿生药物递送系统根据其不同的载药和组装方式可分为血小板膜修饰的仿生载体、血小板直接包封药物的仿生载体、血小板“搭便车”仿生载体(图1)。

图1 血小板仿生药物递送系统的构建

2.1 血小板膜修饰的仿生载体

通过冻融或渗透压等方法获得血小板膜，并借助挤出或超声等方法均匀包覆于载体的表面，赋予载体“伪装”涂层。制备的血小板膜表面保留了完整血小板的相关受体，通过血小板膜的包裹，纳米颗粒可模拟体内细胞运输的行为。但纳米颗粒的粒径和形状可能会影响血小板膜修饰的仿生载体的形态与功能，这可能导致其被吞噬细胞吞噬和清除[8]。

2.2 血小板直接包封药物的仿生载体

通过低渗法、电穿孔法、脂质融合等途径，将药物包封于完整血小板中，可提高其稳定性，并通过血小板的生理特性，增强药物递送效率和治疗效果。比如，Xu等[9]通过开放的微管系统将多柔比星载入血小板中，提高了多柔比星在血液中的循环时间与治疗效果。

2.3 血小板“搭便车”仿生载体

在内皮受损或肿瘤微环境中，通过如整合素蛋白αⅡ b、膜糖蛋白GPⅠ b和P-选择素等受体的表达上调，血小板的黏附性提高。因此，可通过药物与完整血小板之间的共价耦联作用，将药物结合或修饰于血小板膜表面，制备血小板“搭便车”药物递送系统。其可利用血小板与病变部位的特殊亲和力和靶向结合特性，选择性将药物递送至靶部位，增强治疗效果[10]。值得注意的是，血小板“搭便车”的效率依赖于受体-配体相互作用，需注意潜在的脱靶效应。

这些借助了血小板生理特性所构建的仿生药物递送系统广泛应用于肿瘤、动脉粥样硬化、血栓、细菌感染等疾病的治疗。

3 血小板仿生药物递送系统在癌症中的应用

3.1 化学药物治疗

化学药物治疗(化疗)是治疗癌症最常用的方法之一，一般通过特定的化学物质作为药物，达到抑制或消除肿瘤的目的。在近期的研究中，血小板仿生药物递送系统在化疗中展现出独特的应用，如Chi等[11]利用血小板膜(platelet membrane，PM)包裹负载多西紫杉醇(docetaxel，DTX)的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(polylactic-co-glycolic acid，PLGA)纳米颗粒(PM/PLGA/DTX)。体外药物释放实验结果表明，相比于无血小板膜包裹的对照组(PLGA/DTX)，PM/PLGA/DTX药物释放速率显著下降近50%。随后，研究者们证实PM/PLGA/DTX具有优异的体内靶向肿瘤部位的能力，有利于DTX在肿瘤部位的蓄积。这主要由于血小板膜的双重作用：一方面，血小板膜包裹降低了DTX从载体的释放速率，避免在循环过程中过早的释放；另一方面，血小板膜可能通过其独特的肿瘤靶向性，使载体更多地聚集在肿瘤部位。类似地，Wang等[12]设计了壳寡糖(chitosan，CS)-PLGA共聚物载体，并采用血小板膜包裹(PM-CS-PLGA)。通过蛋白质印迹实验证实，PM-CS-PLGA上的血小板膜保留了膜蛋白CD47和P-选择素。前者通过发出“不吃我”信号避免网状内皮系统的吞噬，后者可与肿瘤细胞表面CD44受体特异性识别结合，二者都有利于PM-CS-PLGA在肿瘤部位的蓄积。因此，基于血小板膜的仿生纳米载体是一种极具吸引力的肿瘤靶向策略。

除了血小板膜上的具有免疫调节功能的CD47以及具有肿瘤靶向功能的P-选择素可在肿瘤靶向中发挥作用，进一步地，发现血小板膜包裹的载体可通过与被破坏的血管间的定向黏附作用在肿瘤部位蓄积。Li等[13]利用血小板膜包裹的介孔二氧化硅纳米颗粒负载血管干扰剂(vascular disruption agents，VDA)和抗血管生成药物(anti-angiogenic drug，AAD)。血小板膜对血管内皮损伤部位以及继发性微血栓具有趋向性；在肿瘤部位，该载体可进一步局部损伤血管内皮细胞，使更多的载体聚集，形成正反馈效果。通过相互促进的肿瘤内血管破裂和抗血管生成，从而阻断肿瘤血供，并发挥其抗肿瘤作用。上述结果表明，血小板膜包裹的纳米颗粒应用于肿瘤化疗极具前景，有利于未来的临床转化。

3.2 光热疗法

光热疗法通过具有吸收光能力(通常是近红外光)的光热剂，以产生热量，从而消融肿瘤细胞。虽然该方法具有无创、高效等特点，但光热剂的免疫原性与靶向性仍旧是其临床使用的阻碍。而血小板膜通过其独特生理性质可为光热剂的递送提供更加安全、有效的方式。例如，Chen等[14]设计了血小板膜伪装的介孔二氧化硅包裹铋纳米棒(biomimetic mesoporous silica-coated bismuth nanorod，BMSNR)。实验结果证明，包裹的血小板膜可降低网状内皮系统中巨噬细胞的内吞作用，增强BMSNR的免疫逃逸；与裸露的BMSNR相比，血小板膜可增强其肿瘤靶向能力，产生更好的肿瘤杀伤效果。

另外，血小板膜被证实不会对光热剂在肿瘤部位的释放产生影响。Ding等[15]将光热剂吲哚菁绿(indocyanine green，ICG)负载至硒化铋(bismuth selenide，BS)纳米颗粒，并利用血小板膜包裹，构建载体PM@BS-ICG。在荷瘤小鼠模型中，血小板膜被证实可防止ICG的渗漏，延长PM@BS-ICG在血液中的循环时间，并增强其在肿瘤部位的蓄积。而在近红外光照射下，血小板膜将被高温破坏，同时ICG可迅速从PM@BS-ICG释放，通过光热作用产生抗肿瘤效果。综上，利用血小板膜包裹光热剂消融肿瘤是一种提高光热疗法治疗效果的有效策略，并且对肿瘤局部的定位治疗可减少对治疗动物造成全身的不良反应。

3.3 免疫疗法

免疫疗法是抗肿瘤的另一种有效方法。在肿瘤生长过程中，肿瘤将抑制免疫细胞对肿瘤的识别与杀伤作用，逃避免疫反应。免疫疗法则帮助恢复机体的抗肿瘤免疫反应，从而清除肿瘤细胞。

如前所述，血小板膜可参与肿瘤细胞的生长及转移过程，故在免疫疗法中可利用血小板靶向肿瘤细胞。瑞喹莫德(resiquimod，R848)作为免疫调节药物，与Toll样受体7/8结合后，可通过激活中心转录因子核因子κB产生抗肿瘤效应。但其游离药物的肿瘤靶向性不佳，在临床研究中已被证实可引起诸多不良反应。最近，Bahmani等[16]利用血小板膜包裹的聚乳酸纳米颗粒靶向递送R848，实验证实血小板膜可保留与肿瘤细胞相互作用的P-选择素、整合素蛋白αⅡb和膜糖蛋白GPⅠb，并去除可引起血栓的凝血酶和二磷酸腺苷。相比于聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)修饰的载体，血小板膜包裹的载体与肿瘤细胞的亲和力显著提升，其肿瘤内蓄积为PEG修饰的3倍。此外，Jiang等[17]通过组装负载柳氮磺胺吡啶(Sulfasalazine，SAS)的介孔磁性纳米颗粒Fe3O4和血小板膜，制备了仿生磁性纳米颗粒Fe3O4-SAS@PLT，证实该载体通过抑制谷氨酸-胱氨酸逆向转运蛋白系统Xc-通路而触发肿瘤细胞铁死亡。其中，血小板膜通过表面表达的P-选择素与肿瘤细胞表面CD44结合，可增强铁死亡导致的细胞毒性。铁死亡进一步激起免疫反应，促进T细胞杀死其余肿瘤细胞，同时调节肿瘤微环境，促进肿瘤相关巨噬细胞的极化，产生联合的抗肿瘤作用。因此，血小板膜包裹与免疫治疗的结合有望在抗肿瘤的临床治疗中提供巨大的潜力。

3.4 基因疗法

除化学药物、光热剂、免疫调节药物之外，研究人员还通过基因递送治疗肿瘤。比如小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)可用于基因沉默，但体内的治疗应用面临如稳定性不佳、靶向性不佳等诸多困境，而血小板膜或许可改善该情况。基于此，Zhuang等[18]设计了血小板膜包裹的多孔金属-有机骨架负载siRNA，用于抑制乳腺癌中Survivin基因的表达，从而诱导肿瘤细胞死亡。血小板膜赋予该载体良好的生物相容性，降低其与巨噬细胞的相互作用，同时保证了siRNA的高度完整性。与游离siRNA相比，该递送系统内的siRNA几乎没有降解。显而易见，使用血小板膜包裹的纳米载体有利于核酸类药物的有效递送，推动之后的临床转化。

4 血小板仿生药物递送系统在心血管疾病中的应用

4.1 动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是一种慢性血管炎症性疾病。当血管微环境改变时，血小板被快速激活，与内皮细胞和白细胞等相互作用，参与动脉粥样硬化的发生与发展[19]。Song等[20]制备血小板膜包裹的PLGA纳米颗粒用于治疗动脉粥样硬化，血小板膜的包裹可将载体靶向递送至动脉粥样硬化的斑块部分。在胶原结合实验和纤维蛋白结合实验中，血小板膜包裹的PLGA纳米颗粒的荧光强度分别是裸PLGA纳米颗粒的8.34倍和9.61倍，说明其具有更好的黏附性，并更易在斑块内聚集。最近，Ma等[21]设计了血小板膜包裹的聚丙烯酸-正辛胺(polyacrylic acid-n-octylamine，PAAO)胶束。血小板膜被证实有利于载体特异性靶向巨噬细胞衍生泡沫细胞，这是早期动脉粥样硬化斑块的标志和主要成分。因此，在治疗动脉粥样硬化领域，血小板膜包裹的纳米颗粒可为研究人员提供新的思路和方向，具有广阔的发展前景。

4.2 血栓

血栓形成是急性心肌梗死、脑梗死等多种致命性疾病的主要病因之一。然而，抗血栓药物由于靶向性较低导致疗效不佳，同时对凝血系统的不良反应可能增加出血风险。值得注意的是，血栓内含有大量纤维蛋白，是血小板血栓靶向的靶点之一。基于此，Wang等[22]构建了负载蚓激酶(lumbrukinase，LBK)的PLGA载体，并利用血小板膜包裹(PM-PLGA-LBK)，通过小鼠颈动脉血栓模型证实了由血小板膜导致的血栓亲和力。此外，药效结果显示，与游离LBK相比，在相同剂量下，PM-PLGA-LBK展现出更优异的溶栓效果，并对凝血系统的不良反应小，降低了出血风险。最近，Zhao等[23]合成过氧化氢(H2O2)可降解聚合物香草醇-草酸共聚物(poly vanillyl alcohol-co-oxalate，PVAX)作为负载阿加曲班(argatroban，Arg)的纳米核心，并在外层包裹血小板膜(PM-PVAX-Arg)。血小板膜具有血栓归巢特性，使载体聚集于血栓部位。体内实验证明，PM-PVAX-Arg能迅速靶向血栓形成的血管，显著抑制氯化铁诱导的小鼠颈动脉血栓形成。同时，载体能敏感响应血栓部位高浓度的H2O2，降解并释放包封的药物，同时通过氧化过程能够清除环境中过表达的H2O2。以上结果表明，合理设计的基于血小板膜包裹的药物递送系统将为血栓治疗提供充满前景的治疗平台。

4.3 心肌缺血再灌注损伤

再灌注治疗是利用溶栓药物、外科治疗或介入治疗等手段疏通闭塞血管，使缺血组织恢复血液供应的一种治疗方法。但当血管被阻断一段时间(缺血)，然后恢复血液供应(再灌注)时，可能导致心肌缺血再灌注损伤[24]。

干细胞如心肌干细胞或基质细胞可通过旁分泌途径分泌细胞因子，可缓解心肌细胞损伤。但由于干细胞的保存率和存活率低，保存困难，不利于应用[25]。为了解决这些问题，Su等[26]制备了血小板膜仿生的可激发纳米细胞(platelet-inspired nanocell，PINC)，其核心是负载治疗性心肌干细胞分泌组(stem cell secretome)的PLGA纳米颗粒。PINC可利用血小板膜天然的梗死归巢能力以及与受损心肌细胞上过表达的PGE2受体的相互作用，靶向损伤部位。体内实验证明，静脉注射PINC可缓解小鼠心脏重构，并增加循环心肌细胞。同时，研究者们发现，在冷冻保存3个月后，PINC仍能发挥作用，表明其具有良好的稳定性并更易保存。

除此之外，血小板膜可用于包裹对比剂，辅助超声造影技术，可对心肌缺血再灌注损伤进行早期诊断。Xu等[27]设计了血小板膜包裹的多孔PLGA纳米颗粒(PM-PLGA)，其中负载全氟丙烷。与红细胞膜(red blood cell membrane，RM)包裹的载体(RM-PLGA)相比，PM-PLGA在体外对人脐静脉内皮细胞和Ⅳ型胶原的黏附性显著增强，在超声成像方面表现出良好的可用于检测的特性。综上，血小板膜包裹的纳米载体可多方面应用于心肌缺血再灌注损伤，包括其诊断与后续治疗。

5 血小板仿生药物递送系统在细菌感染中的应用

抗生素的广泛使用导致耐药细菌的出现。以耐药金黄色葡萄球菌为例，其可分泌α-毒素并破坏生物细胞膜。因此清除或中和其毒素可成为救治患者的一种策略。Kim等[28]制备了血小板膜包裹的PLGA纳米颗粒作为诱饵，不仅可减少毒素导致的体内血小板损伤，从而维持血小板的抗菌活性；也可减少吞噬细胞受耐药金黄色葡萄球菌的攻击，从而产生更多活性氧和一氧化氮，使其更有效杀菌。除此之外，血小板膜与红细胞膜融合而成的杂化膜可赋予载体更复杂的生物学功能而被深入研究，结果显示，金黄色葡萄球菌分泌的毒素具有靶向红细胞的倾向，而细菌自身可与血小板特异结合，杂化膜修饰的载体可同时靶向细菌并清除其分泌的毒素，从而更好地保护机体[29]。以上结果表明，血小板膜应用于抗感染领域值得更深入细致的探索。

6 血小板仿生药物递送系统在自身免疫性疾病中的应用

自身免疫性疾病是指自身抗原产生免疫反应却损伤自身组织的一种免疫反应，如类风湿关节炎、免疫性血小板减少性紫癜等。而血小板膜对于这些疾病的治疗可能具有潜在的应用。

类风湿关节炎的一般特征为手足小关节的对称性以及侵袭性关节炎症。He等[30]证实血小板膜包裹的PLGA纳米颗粒在炎性滑膜组织具有明显的蓄积，他们提出这可能由于血小板膜蛋白GPⅥ与Ⅳ型胶原的相互作用以及P-选择素与滑膜组织中过表达的CD44结合有关。负载模型药物FK506后，证实了该载体具有良好的应用前景。

免疫性血小板减少性紫癜大部分由于单核巨噬细胞系统免疫介导的致敏血小板过度破坏所致。Wei等[31]使用血小板膜包裹PLGA纳米颗粒作为诱饵，可特异性中和模型动物体内的抗血小板抗体，使体内的血小板数量保持在正常水平，达到治疗血小板减少性紫癜的目的。综上所述，血小板仿生载体可作为治疗多种自身免疫性疾病的有效平台，其后续的转化仍需要深入的探索。

7 展望

近年来，血小板仿生药物递送系统引起了研究者们的极大关注。内源性的血小板及血小板膜的修饰显著改善了传统合成药物递送系统生物相容性不足、半衰期较短和靶向性低等缺陷。这为仿生药物载体的开发提供了新颖的设想并具有广泛的应用前景。

目前，血小板仿生药物递送系统绝大部分研究聚焦于膜包被的纳米载体。然而，尽管天然细胞膜包覆策略能够优化纳米给药系统的体内分布和代谢过程，但其安全性和有效性仍受到有限的生物相容性和靶点选择性不足的挑战。例如，膜包覆纳米颗粒可在肝、脾、肺等正常组织中因尺寸效应而积聚，尤其是在肝、脾、肾等组织中不连续的内皮屏障可达1 μm，血管内皮间隙较大，造成不可避免的毒性。同时，血小板所表达的能够介导免疫逃逸及靶向病变部位的受体主要分布在血小板膜的外侧，因此在制备过程中，如何确保血小板膜正确的包覆是另一重要的问题，否则在循环系统中，载体仍然易于被网状内皮系统吞噬和清除。考虑到上述问题，本课题组开发了基于完整细胞“鬼影”的新型血小板膜仿生药物递送系统。在保留了血小板完整的微米级结构及膜表面蛋白的同时，去除了血小板中易于引起凝血相关反应的颗粒，并在空腔中包封纳米级中空金纳米粒用于乳腺癌的靶向治疗。这种血小板“鬼影”复合载体与传统的膜包覆仿生纳米制剂相比，具有更强的肿瘤靶向性，并能通过微米级的尺寸效应，限制中空金纳米粒在正常组织中的蓄积，提高了安全性，这种探索也有望推广至其他复合药物递送系统的构建。

此外，如何将血小板仿生药物递送系统应用于临床以服务患者，仍然面临较大的挑战。目前血小板仿生药物递送系统还处于临床前的研究中，血小板来源、个体化差异、工业化生产困难、血小板易于被激活及工艺稳定性较差等问题亟待解决。如何更好地开发和应用血小板仿生药物递送系统还需更深入地探究。