納米技術在生物醫學中的研究進展

2020-11-28 生物谷

納米技術在生物醫學中的研究進展

來源：生物谷 2007-12-10 10:51

摘要：20世紀80年代開始研究的納米技術在90年代獲得了突破性進展，它給許多行業帶來巨大變化，它對生物醫學的滲透與影響是顯而易見的。利用納米技術可將生物降解性和生物相容性的聚合物與藥物一起製成納米藥物，作為靶向藥物製劑，直接導入病灶部位的器官、組織甚至細胞，達到提高藥物療效，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，可用於基因的輸送和治療。文章就納米技術在生物醫學中的研究進展做一綜述。
　　關鍵詞：納米技術；生物醫學；載體

　　納米技術是20世紀80年代末、90年代初才逐步發展起來的前沿、交叉性新型學科領域，它的迅猛發展將在21世紀促使幾乎所有工業領域產生一場革命性的變化。納米顆粒是以高分子物質為輔料，將藥物溶解、吸附或包裹於輔料中，分散製成納米級的固態或液態微粒，是一種新型納米粒給藥系統，一般將其粒徑大小界定在1nm～100nm[1]，已研究的納米粒包括聚合物納米囊與納米球、藥質體、脂質納米球、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製成納米藥物，作為靶向藥物製劑，直接導入病灶部位的器官、組織甚至細胞，達到提高藥物療效，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

　　納米生物飛彈將直接用於治療各種細胞水平的疾病，對病變組織和細胞有特異性殺傷作用。將基因或藥物輸送到癌細胞和器官以達到直接的治療效果；納米藥物載體作為抗惡性腫瘤藥物的輸送系統是納米顆粒最有前途的應用之一。研究表明，納米粒子緩釋抗腫瘤藥物延長了藥物在腫瘤內的存留時間，減緩了腫瘤的生長，與游離藥物相比，延長了患病動物的存活時間。體內和體外實驗均證明，把親脂性免疫調節劑胞壁醯二肽或胞壁醯二肽膽固醇包裹到納米膠囊中，其抗轉移瘤作用比游離態藥物更有效[4]。研究人員將通過化學方法合成的納米紅色元素硒灌餵肺癌移植瘤模型小鼠，結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寄生蟲病利什曼原蟲有較高的發病率和病死率，藥物治療效果並不理想並有較大毒性。利用納米載體系統能夠提高藥物在單核巨噬細胞內的活性。研究表明，聚氰基丙烯酸己酯納米囊包被的伯氨喹的對體外巨噬細胞內的杜氏利什曼原蟲的作用比單獨的伯氨喹的作用強21倍；在研究抗肝包蟲病藥物效果時發現：給小鼠靜脈注射6mg/kg阿苯噠唑的聚乳酸納米粒子與口服1500mg/kg游離阿苯噠唑的治療效果相當的效果。

　　1.2.2細菌感染體外試驗表明，納米粒子可以作為細胞內藥物輸送系統，用於細胞內疾病的治療。研究表明，納米粒子能夠增加培養基中大鼠肝細胞和小鼠腹腔巨噬細胞對慶大黴素的攝取，可以作為細胞內藥物輸送系統。對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，其對標準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，可以使抗原結構更趨穩定，在機體內能引起比常規佐劑更加強烈的、更加特異的免疫反應。由於納米控釋系統能保護抗原並能促進派伊爾氏結的攝取，所以用於包被口服免疫製劑會提高疫苗效果，同時，口服用疫苗利用納米粒子包被後，避免了被胃酶和胃酸分解，而後被腸淋巴組織吸收。而且由於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，從而增加吸收的機會，提高疫苗的生物利用度；納米粒子的輔助作用還表現在持久地緩慢地釋放被包裹的抗原，加強吸收作用和機體免疫系統對被納米粒子結合抗原的免疫反應。研究發現用聚甲基丙烯酸甲酯納米粒子作為愛滋病毒疫苗的佐劑比用氫氧化鋁作為佐劑產生的抗體滴度要高10倍～100倍[5]。

　　2基因載體

　　用納米載體系統輸送核苷酸有許多優點，如能保護核苷酸，防止降解；有助於核苷酸轉染細胞，還能夠靶向輸送核苷酸，起到定位作用。ChavanyC等[6]研究聚氰基丙烯酸烷基酯納米粒子包被寡核苷酸時發現，無論在緩衝液還是在細胞培養基中，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，通過細胞對納米粒子的吞噬作用而增加了寡核苷酸進入細胞內的量。被製成基因載體的DNA和明膠納米粒子凝聚體含有氯奎和鈣，而明膠與細胞配體運鐵蛋白共價結合。在TruongL等[7]用明膠納米粒子包被DNA時發現，納米粒子可與反應中超過98%的DNA相結合，DNA的電泳並不受影響，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

　　納米技術在生物醫學領域有著廣泛的應用前景，納米藥物載體的發展，為現代給藥系統的研究提供了新途徑，對現代藥劑學的發展提出了更高、更新的要求；納米基因載體的發展，為基因在細胞內抵抗核酸酶的降解、提高細胞對基因的利用度提供了更好的途徑。藥物經納米化可提高其生物利用度、製劑的均勻性、分散性和吸收性。發展納米藥物可定點給藥，製造納米生物飛彈可直接用於治療各種細胞內疾病，特異性地殺滅腫瘤細胞，顯示出良好的應用前景。



　　（吳豔花1，阮文科21.中國農業大學動物醫學院，北京100094；2.北京農學院，北京102206）

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