刺激响应性抗肿瘤药物纳米载体的研究
抗肿瘤pH敏感型纳米载体递送系统的研发现状与未来趋势分析
抗肿瘤pH敏感型纳米载体递送系统的研发现状与未来趋势分析癌症，这个让人闻之色变的字眼，一直是医学界努力攻克的难题。
随着科技的进步，纳米技术在抗肿瘤药物递送系统中的应用日益广泛，为癌症治疗带来了新的希望。
特别是pH敏感型纳米载体，以其独特的优势，在提高药物疗效、减少副作用方面展现出巨大潜力。
今天，咱们就来聊聊这抗肿瘤pH敏感型纳米载体递送系统的现状和未来趋势，从三个核心观点出发，结合数据深入剖析。
一、pH敏感型纳米载体的独特优势1. 精准定位，减少副作用传统的化疗药物在杀死癌细胞的也会对正常细胞造成不小的伤害，导致一系列副作用。
而pH敏感型纳米载体能够巧妙地解决这一问题。
它利用肿瘤组织微环境偏酸性的特点，只在特定pH值下释放药物，就像给药物装上了“智能开关”。
这样一来，药物就能精准地到达肿瘤部位，减少对正常组织的伤害，大大降低了患者的不适感。
2. 提高药物稳定性与生物利用度许多抗肿瘤药物在体内循环过程中容易降解或被代谢，还没等到发挥疗效就已经失效了。
而pH敏感型纳米载体就像药物的“保护伞”，能够有效保护药物不被破坏，延长其在体内的半衰期。
这种载体还能帮助药物更好地穿透肿瘤细胞膜，提高药物在肿瘤组织中的浓度，进一步增强疗效。
二、当前研发现状的深度剖析1. 材料选择与设计目前，用于构建pH敏感型纳米载体的材料种类繁多，包括天然高分子材料如透明质酸、壳聚糖等，以及合成高分子材料如聚乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA）等。
这些材料各有千秋，但共同点在于它们都能响应pH变化。
研究人员正不断探索新材料，以寻找更优的性能组合。
他们尝试通过化学修饰或物理混合的方式，引入具有靶向识别功能的分子片段，使纳米载体能够更精准地识别肿瘤细胞。
2. 制备工艺的优化纳米载体的制备工艺对其性能有着至关重要的影响。
目前常用的制备方法包括乳化溶剂挥发法、纳米沉淀法等。
这些方法各有特点，但都需要进一步优化以提高纳米粒的均一性和载药量。
例如，通过调整乳化剂的种类和浓度、控制搅拌速度和时间等参数，可以有效改善纳米粒的粒径分布和表面性质。
[凝胶,研究进展,聚合物]用于药物载体的刺激响应性聚合物及微凝胶的研究进展分析
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用于药物载体的刺激响应性聚合物及微凝胶的研究进展分析在癌症治疗中，目前传统的化疗都是应用一些小分子制剂，不但能杀死肿瘤细胞，对正常的组织也会产生危害。
因此，人们发展了一系列药物载体，在其表面连接一些靶向基团，可以特异性的识别并进入到肿瘤细胞内。
除了这种基于主动靶向的药物载体，另外一类利用被动靶向的药物载体也越来越受到人们重视。
为了使进入肿瘤部位的药物能够快速可控释放，人们发展了一系列刺激响应性高分子，利用肿瘤部位环境的不同而释放药物。
常见的刺激响应性聚合物包括:温度、pH、氧化还原以及光响应性的聚合物等，其中温度和酸敏感的聚合物是研究最为广泛的药物载体。
这类聚合物载体包裹药物，在血液循环中比较稳定，当进入的到肿瘤组织中后，由于一些外部刺激，使聚合物解散，其中包裹的药物被迅速释放出来。
此外，刺激响应性聚合物微凝胶在作为药物载体的方面的应用也越来越受到人们重视。
下面主要介绍一下各种刺激响应性聚合物及微凝胶在药物传递方面的研究进展。
1温度响应性聚合物温度敏感性聚合物由于在药物释放，催化和细胞培养等多方面的潜在应用而受到广泛研究。
温敏性的聚合物在水溶液具有低临界溶解温度(LCST)，即在低温时能够与水形成氢键，从而能够溶解在水中，而温度升高时，氢键被破坏，聚合物链发生收缩，使聚合物与水发生相分离。
聚丙基丙烯酞胺(PNIPAM)是发展最早的一类温敏性聚合物。
由于PNIPAM的LCST在32℃附近，接近于人体温度，且随环境的变化程度较小，使它被较透彻的研究作为药物载体。
例如，Chung等制备了聚甲基1丙烯酸丁酷( PBMA)和PNIPAM的嵌段共聚物，当温度较低时，该共聚物由于PBMA的疏水性和PNIPAM的亲水性而在水溶液中形成胶束，被包裹抗癌药阿霉素。
当温度升高时，由于PNIPAM链段的收缩，是聚集体发生扰动，其中包裹的抗癌药被释放出来。
为了使聚合物的LCST具有可调性，人们将NI-PAM与其他的单体进行共聚，通过调节聚合物的亲疏水性，来调节它的LCST。
ATP-刺激响应药物释放
常用治疗肿瘤的主要方法比较
外科手术治疗 1. 选择性强。 风险性大
外科手术 放疗 化疗
选择性强。 耐受出现快。 副作用较大。对机体 的局部正常组织损伤 较为严重 间断应用效果不佳。 极易反复。
1. 1. 2. 耐受出现快。短期应 2. 2. 使免疫下降 化学药物治疗 用效果尚可，长时间 3. 3. 无法清除所有癌 应用效果明显下降， 细胞 副作用较大。 放射治疗 3. 4. 无法控制转移和 4. 间断应用效果不佳。 4. 复发。 故此总体有效率不高， 极易反复。源自急需提高药物的靶向性、高效性
纳米药物载体
目前研究最多的纳米载药体系： 1.纳米凝胶载药体系
2.基于脂质材料的纳米载药体系
3.基于有序介孔材料的纳米载药体系 如：高聚物纳米粒子、聚合物胶束、无机纳米粒子、 脂质体、碳纳米管等均可作为抗癌药物的载体。
理想的药物递送载体
1
良好的生物相容性、可降解性
2
3
ATP
表征
ATP-刺激响应
ATP抑制剂
溶酶体 逃逸
体内抗肿瘤活性
ATP-刺激响应
PH-响应的膜融合作用及DOX的释放
优势有二
表征
ATP-刺激响应的DOX的释放
体外抗肿瘤活性
TDPA-Zn2+
实时监测——传统方法：荧光定量法
FRET效应：荧光共振能量转移是指在两个不同的荧光基团中，如果一个荧 光基团（供体：UCNP@MSN）的发射光谱与另一个基团（受体 DOX）的吸 收光谱有一定的重叠，供体荧光分子的激发能诱发受体分子发出荧光， 同 时供体荧光分子自身的荧光强度衰减 。
CPT DOX
DOX CPT
智能响应性纳米介孔硅药物递送系统构建与抗肿瘤应用
智能响应性纳米介孔硅药物递送系统构建与抗肿瘤应用恶性肿瘤是致死率最高的疾病之一。
目前,恶性肿瘤的临床治疗仍面临巨大挑战。
纳米科技的发展为肿瘤抑制提供了新的契机。
基于纳米颗粒的抗肿瘤药物递送系统具有明显优势,包括提高药物的稳定性和生物利用度,降低药物对正常组织的副作用。
更重要的是,凭借其独特的增强渗透性和滞留性(EPR)效应,纳米颗粒被广泛开发为药物递送载体。
随着对肿瘤微环境的不断了解,基于肿瘤微环境的内源性特征(pH,谷胱甘肽,三磷酸腺苷,酶等)或外源性刺激信号(光,磁场,超声等)构建的智能响应药物递送系统相继被开发。
这些智能药物递送系统能在宿主体内循环中表现出―零过早释放‖,而在信号刺激下将药物递送到肿瘤部位,并原位释放药物,显著降低药物的系统毒性。
在众多纳米材料中,介孔硅纳米颗粒(MSNs)由于其良好的生物相容性、较高的药物负载效率、尺寸可调性以及表面易修饰性等优势引起人们广泛关注。
然而,基于纳米颗粒的药物递送系统仍然面临递送效率低的问题。
主要原因在于在静脉给药情况下,纳米制剂在体内运输过程中会遭遇一系列生理和病理障碍,包含血液、肿瘤组织和肿瘤细胞三个层面的屏障,如肾清除、非特异性的蛋白吸附和单核吞噬系统的清除、致密的肿瘤基质和较高的瘤内压力、细胞膜屏障、溶酶体捕获以及肿瘤耐药性等,极大地阻碍了纳米药物的有效递送。
因此,迫切需要开发具有克服递送障碍的新型纳米体系以切实提高肿瘤抑制效果。
基于以上背景,本论文以克服纳米药物递送障碍和提高肿瘤抑制效果为目的,选用介孔硅颗粒作为基础材料,设计并制备了几种智能响应性的纳米药物递送系统,并评价其抗肿瘤相关生物学性能。
主要的研究内容和结论如下:(1)级联pH响应性的中空硅药物控释系统的构建及抗肿瘤研究为了克服药物递送过程中血液层面障碍和细胞膜屏障,以中空介孔硅为载体,通过两种酸敏感的化学键(硼酸酯和苯亚胺键)依次将β-环糊精和PEG引入到颗粒表面,其中β-环糊精作为介孔封堵剂防止药物泄漏,PEG赋予纳米颗粒隐身特性。
刺激响应型聚合物纳米药物载体递药的进展与思考资料要点
刺激响应型聚合物纳米药物载体递药的进展与思考【摘要】二十世纪70年代时，化学家提出，可将高分子材料应用于生物药物领域，使之成为一种改善药物适用性的有效途径1。
近几十年来，随着纳米科学的极大发展，聚合物纳米材料在生物医用方向如药物传递、医学成像等领域备受关注。
其中，刺激响应型聚合物纳米材料是一种可在外界信号刺激下（如pH、磁场、温度、超声、光等）发生形状、结构以及性能等改变的“智能”材料，可利用这种刺激响应的特点来调节其的性状2。
因其特有的“智能性”，刺激响应型聚合物纳米材料已成为当代生物材料领域的研究热点之一。
本文综述了几种不同刺激响应类型聚合物材料在药物载体方面的应用，侧重介绍几种外生型刺激响应体系作为药物载体的原理及应用前景。
【关键词】药物载体刺激响应功能高分子外生型刺激响应1.引言由于聚合物纳米材料比血红细胞（7-8μm）要小得多，故其能够在血液中自由运行。
阿霉素(DOX)与紫杉醇(PTX)是广泛使用的抗癌药，可通过物理包埋或化学键合等途径将阿霉素或紫杉醇等药物结合到其上进行药物传递与释放，而这也是目前聚合物纳米材料在生物医用领域最重要的应用之一。
目前用于载药的高分子纳米材料通常在10-1000nm间，而且具有多种形态结构如胶束、脂质体、树枝状高分子与聚合物纳米粒子等，由于较小的尺寸,使得其可以较为方便的将药物带入细胞,而药物的释放可通过其在聚合物中的扩散或聚合物自身降解来实现控制,聚合物对药物的包封能够起到保护药物不会提前被代谢掉的作用,而药物释放后,载体材料便可通过聚合物的降解排出体外。
最关键的是,聚合物比较容易被化学基团修饰,因此可以把一些具有靶向性、生物活性以及刺激响应性的组分结合到聚合物材料上，而这也是科学家一直致力研究的关键领域。
在设计聚合物纳米材料用于载药时，我们希望它同时具有靶向性、生物活性以及刺激响应性，从而相应使药物能最大限度释放在病灶部位，提高载体的生物相容性，并且能在相应刺激下精确响应。
刺激响应型纳米载体在肝癌治疗中的研究进展
剌激响应型纳米载体在肝癌治疗中的研究进展t|学术研究v_China Science & Technology Overview张昕宁王岩松华宇轩李朋菲暴大林孙维彤(佳木斯大学药学院，黑龙江佳木斯154007)摘要：肝癌是我国一种最常见的恶性肿瘤，其特点是预后差，对化疗不敏感，发病隐匿，这些给临床治疗带来了严峻挑战。
近年 来，随着纳米技术的发展，越来越多的纳米药物被开发并应用于生物医学领域。
通过合理的设计，纳米药物可被制备成具有适宜尺寸、表 面修饰特异性肝癌靶向配体以及同时负载多种不同作用机制的治疗剂，从而提高药物的生物利用度，增强对肝癌的靶向性，降低药物对正 常组织的毒副作用，这为肝癌的治疗带来了新的希望。
本文将对纳米药物的靶向设计策略及其刺激响应药物载体应用进展等方面进行综述。
关键词：肝癌；纳米药物；靶向治疗；刺激响应载体中图分类号：R943 文献标识码：A 文章编号：1671-2064(2020)24-0162-03肝癌是我国最常见的肿瘤之一，根据统计结果，在我 国癌症病死率中位居第二U1。
临床目前治疗肝癌的手段主 要有：药物化疗、生物治疗、射频消融、手术切除、冷 冻、激光和中医中药治疗。
一般情況下，若患者被诊断为 早期肝癌，手术治疗会作为肝癌治疗的首选，肝癌患者大 多伴有肝炎和肝硬化等病症，使得手术切除率较低；射频 消融治疗是对肿瘤小于3c m的患者较为适用，但肝癌早 期没有明显症状，大部分病患在首诊时就已经被诊断为晚 期肝癌，错过了最佳治疗时期；晚期肝癌患者或不可手术 切除部位肿瘤的治疗方案主要是化疗[2'31,大多数小分子化疗药物缺乏靶向性，在杀死癌细胞的同时，对正常的细 胞组织也有很大的毒副作用，限制了在临床上的应用H1。
为改善肝癌的临床治疗现状，提高药物治疗肝癌的敏 感性及靶向性，纳米载药系统作为一种新兴的治疗手段正 在迅速发展|51。
与传统化疗药物相比，其具有许多优势，例如延长药物血浆流通时间、提高疏水小分子的水溶性、降低毒性和提高药物生物利用度等。
抗肿瘤基因沉默技术联合纳米载体递送系统的研发现状与未来趋势分析
抗肿瘤基因沉默技术联合纳米载体递送系统的研发现状与未来趋势分析一、研究背景与意义1.1 抗肿瘤基因沉默技术的重要性癌症，作为全球范围内严重威胁人类健康和生命的重大疾病之一，其治疗一直是医学研究的重中之重。
近年来，随着分子生物学技术的飞速发展，基因治疗作为一种新兴的治疗手段逐渐崭露头角。
在众多基因治疗策略中，抗肿瘤基因沉默技术以其独特的优势和潜力，成为了当前研究的热点。
基因沉默技术，通过干扰或抑制特定基因的表达，从而达到治疗疾病的目的。
在抗肿瘤领域，该技术能够针对肿瘤细胞中的关键基因进行精准打击，有效抑制肿瘤的生长、侵袭和转移，为癌症患者提供了新的治疗希望。
1.2 纳米载体递送系统的作用基因沉默技术在实际应用中面临着诸多挑战，其中最为关键的就是如何将治疗基因高效、安全地递送到靶细胞中。
传统的递送方式存在着转染效率低、免疫原性高等问题，限制了其临床应用的效果。
而纳米载体递送系统则以其独特的优势，为解决这一问题提供了新的思路。
纳米载体递送系统利用纳米级别的粒子作为载体，能够将治疗基因包裹在其内部或表面，并通过血液循环等途径将其递送到靶细胞中。
这种递送方式具有高效性、靶向性和可控性等特点，能够显著提高基因治疗的效果。
二、抗肿瘤基因沉默技术的研究进展2.1 RNA干扰技术RNA干扰（RNAi）技术是一种通过双链RNA（dsRNA）介导的序列特异性基因沉默过程。
当细胞内引入与目标mRNA同源的dsRNA时，它会与一个特定的酶复合物结合，形成RNA诱导的沉默复合物（RISC）。
这个复合物能够识别并切割与dsRNA同源的mRNA，从而阻止其翻译成蛋白质，达到基因沉默的效果。
RNAi技术在抗肿瘤研究中展现出了巨大的潜力。
研究人员发现，通过设计针对肿瘤细胞中关键基因的siRNA，可以有效抑制这些基因的表达，进而抑制肿瘤的生长和侵袭。
例如，针对EGFR基因的siRNA能够显著降低肺癌细胞中EGFR蛋白的表达水平，从而抑制肿瘤的生长。
肿瘤微环境刺激响应的纳米药物递送体系的构建与抗肿瘤应用
肿瘤微环境刺激响应的纳米药物递送体系的构建与抗肿瘤应用通过物理包覆或化学键合的方式将小分子化疗药物与载体结合制备纳米药物,可以克服小分子化疗药物靶向性差、毒副作用大的缺陷,提高肿瘤治疗效果。
根据肿瘤微环境设计的刺激响应性纳米药物可以靶向地富集在肿瘤部位,并通过对肿瘤部位微环境的刺激发生响应而靶向释放药物,更好地抑制肿瘤增长,减少对正常细胞的损伤。
本论文选用具有良好生物相容性和可降解性的聚合物为载体材料,设计合成了肿瘤细胞微环境刺激响应的纳米药物递送体系,主要完成两方面的工作:构建基于聚硫辛酸的pH和还原双响应性纳米药物递送体系;以及利用聚谷氨酸为主体构建乏氧响应性纳米药物递送体系。
具体如下:(1)通过简便的方法合成PEG化的聚(α-硫辛酸)(mPEG-PαLA),并担载阳离子抗肿瘤药物阿霉素DOX,制备pH 和还原双响应的纳米药物PPLA@DOX。
mPEG-PαLA对DOX的载药效率高达87.7%。
流式细胞术分析和激光共聚焦显微镜数据表明:PPLA@DOX可以被4T1癌细胞有效内吞,到达肿瘤细胞后,肿瘤细胞的酸性环境和高谷胱甘肽浓度会触发DOX的释放。
MTT数据证明:PPLA@DOX可以有效地抑制4T1癌细胞增殖。
动物实验结果进一步证明:PPLA@DOX对携带4T1肿瘤的小鼠有很好的治疗效果。
(2)选择亲水性mPEG为大分子引发剂,引发γ-炔丙基-L-谷氨酸酯N-羧基内酸酐(PLG-NCA)开环聚合制备mPEG-PPLG,并通过“click”反应将乏氧敏感性小分子4-硝基苄基(3-叠氮基丙基)氨基甲酸酯(AP-NC)修饰到mPEG-PPLG侧链上合成mPEG-PLG-NC。
两亲性的mPEG-PLG-NC可以自组装成纳米粒子并包载DOX,构建乏氧响应的纳米药物PPGN@DOX。
由于疏水的AP-NC与DOX之间强烈的π-π相互作用使纳米粒子对DOX的载药率高达97.8%。
体外模拟细胞乏氧条件下,DOX可以响应性的从PPGN@DOX中释放出来。
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Co-delivery of doxorubicin and paclitaxel by PEG-polypeptide nanovehicle for the treatment of non-small cell lung cancer S. Lv et al. / Biomaterials 35 (2014) 6118-6129
改善疏水药 物溶解性和 疗效
抗蛋白吸附 和细胞粘附 , 防止水解或 酶解
Challenge!!
难溶解性
短半衰期性
强毒副性
非靶向性
研究意义
本项目研究材料为 FA-PEG-SS-PCL ，它是一种基于双亲性聚乙二醇 -聚己内 酯的且具有叶酸靶向功能和二硫键还原敏感性的胶束共聚物材料。 期望其制备的载药胶束在到达肿瘤细胞之前的血液循环中稳定性良好，又 要能选择性地富集在肿瘤部位，并且在肿瘤细胞内部可以快速释放出药物 。
1
以纳米颗粒 --- 胶束 ，作为肿瘤治疗药物 的载体，并且接有叶 酸使之具有双重靶向 性 （ EPR 效 应 被 动 靶向和 FA （叶酸） 主动靶向）
2
特色与创新点
以二硫键作为还原响 应基团，实现治疗药 物在 GSH （谷胱甘肽 ）刺激下的释放，具 有高效敏感性
3
作为易降解的药物载 体用于肿瘤治疗时， 可以提高药物的生物 利用度和达到肿瘤部 位的精确度，并且可 以定量地与肿瘤部位 的受体进行靶向结合
考察胶束的粒径和形貌
动态光散射纳米粒度 仪DLS来测定粒径分布
每个样品进行三次测 量取平均值
透射电镜TEM来观察胶 束形貌
磷钨酸负染样品于铜 网进行TEM检测
Actively targeted delivery of anticancer drug to tumor cells by redox-responsive star-shaped micelles C. Shi et al. / Biomaterials 35 (2014) 8711-8722
结构剖析
SS
FA
PEG
PCL
实验方案
胶束的制备
Polymer 溶 于适量THF 缓慢滴加 到水相， 适速搅拌 有机溶剂 挥发
溶剂挥发法
Micelle
临界胶束浓度的测定
胶束形成的最低浓度
采用芘作为荧光探针来测定聚合物 胶束的CMC值
胶束逐渐形成过程时,芘分子所处环境也由从 极性转移至非极性,导致其荧光光谱中 I339/I333的值发生突变。
谢谢聆听
材料的细胞相容性评价
Alamar blue assay 评价polymer毒性
Doxorubicin-loaded polysaccharide nanoparticles suppress the growth of murine colorectal carcinoma and inhibit the metastasis of murine mammary carcinoma in rodent models M. Li et al. / Biomaterials 51 (2015) 161-172
研究计划
2015年5月-7月利用图书馆CNKI、VIP、SDOS、SPRINKER等数据库资源，进行
文献调研和查阅，自主设计项目研究方案。 2015年7月-12月利用材料先进技术教育部重点实验室和生物医学工程专业实 验室的多种大型仪器设备对样品进行性能的检测：SEM、TEM、XRD、粒度分 析、紫外等设备进行实验研究、数据统计、处理与分析。 2015年12月-2016年4月填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答 辩和成果推广。
刺激响应性强
LOGO
主要内容
研究背景及意义
实验方案及创新点
研究计划
研究背景
聚合物胶束（Polymeric micelles）是指由合成的两亲性嵌段共聚
物在水中自组装形成的一种热力学稳定的纳米核-壳结构。
优良特性
防止网状 内皮系统 RES 识别清 除，延长 血药循环 时间