磁納米粒阿霉素治療肝癌研

1、磁納米粒阿霉素治療肝癌研究 納米科技被視為21世紀關鍵的高新技術(shù)之一，其中納米生物技術(shù)是目前國際生物技術(shù)領域的前沿和熱點問題，在醫(yī)藥領域有著廣泛的應用和明確的產(chǎn)業(yè)化前景，特別是納米藥物載體將在疾病的診斷、治療和衛(wèi)生保健方面發(fā)揮重要作用。納米科技是現(xiàn)代科學和先進工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物納米醫(yī)學是納米科技的一個新分支納米科技得到成功的應用，最引人注目的是納米藥物載體。 可以解決口服易水解藥物的給藥途徑，使原本只能注射的藥物可以直接口服而不破壞療效可以延長藥物的體內(nèi)半衰期，解決因藥物半衰期短而需每天重復給藥多次的麻煩減少藥物不良反應可將一些特殊藥物輸送到機體天然的生物屏障部位傳統(tǒng)給藥方式多次給藥，濃度水平

2、不穩(wěn)定藥物緩控釋一次給藥維持穩(wěn)定藥物水平藥物 游離藥物半衰期短靶向后增加到達病灶部位藥物比例控釋靶向納米藥物制劑納米藥物載體的基本類型 (1) 納米磁性顆粒 順磁性或超順磁性的納米鐵氧體顆粒具有磁靶向性使用交變磁場溫度上升至 4045殺滅癌細胞載體與藥物-基因片段定向進入靶細胞之后，表層的載體被生物降解，芯部藥物釋放出來發(fā)揮療效超過 60%的藥物或基因片段采用可降解性高分子生物材料作載體聚丙交脂（PLA）、聚已交脂（PGA）、聚已內(nèi)脂（PCL）、PMMA、聚苯乙烯（PS）、纖維素、纖維素-聚乙烯、聚羥基丙酸脂、明膠結(jié)合含有 RGD 定向識別器，靶向性與目標細胞表面的整合子結(jié)合后將藥物送進腫瘤細

3、胞，達到殺死腫瘤細胞或使腫瘤細胞發(fā)生基因轉(zhuǎn)染的目的R G D三肽序列是細胞外基質(zhì)及體內(nèi)多種粘附蛋白分子所共有的細胞粘附和分子識別位點.R G D三肽及其衍生物在抑制癌細胞的轉(zhuǎn)移 、抗血栓 、治療急性腎衰 、抗炎 、治療骨質(zhì)疏松 及皮膚再生納米脂質(zhì)體藥物載體由磷脂雙分子怪包覆水相囊泡構(gòu)成，生物相容性好一個脂質(zhì)體中可以同時包載親水和疏水性藥物磷脂本身是細胞膜成分注入體內(nèi)無毒，生物利用度高，不引起免疫反應對脂質(zhì)體表面進行修飾，譬如將對特定細胞具有選擇性或親和性的各種配體組裝于脂質(zhì)體表面，可達到尋靶向作用(4)納米智能藥物載體 通過對納米藥物載體的結(jié)構(gòu)設計、合成，制備出具有智能釋藥能力A納米識別基因載

4、體 這類藥物載體本身帶有腫瘤細胞識別的基因，在藥物進入人體后，識別基因自動尋找腫瘤細胞，進行釋藥B 納米識別蛋白載體 當帶有識別蛋白納米藥物載體進入人體后，識別蛋白自動尋找目標進行定位C 納米高分子控釋載體 在材料的選擇和藥物載體的制備過程中，就已設計好給藥的半衰期和適應給藥的環(huán)境因素對載體的影響，使之控制給藥濃度和給藥時間二硬脂酰卵磷脂（ DSPE ） 靶向腫瘤血管配體：APRPG緩控釋智能開關：pH敏感性碘胺二甲氧嘧啶(SD)細胞膜穿透肽Tat抗腫瘤藥物抗腫瘤藥物磷脂復合物納米粒磷脂的改性及功能化2. 靶向基團的引入3. 抗腫瘤藥物磷脂復合物納米粒的制備納米基因載體腫瘤的基因治療：缺乏靶向

5、性強、轉(zhuǎn)染效率高的基因載體，臨床效果不是很理想 納米基因載體：緩釋藥物、靶向輸送、保護核苷酸、毒性小 脂質(zhì)體基因載體 樹狀多聚體的基因載體 表面正電荷與核苷酸發(fā)生靜電作用，形成納米載體與質(zhì)粒DNA的復合物。通過其表面陽離子與細胞膜上的糖蛋白及磷脂相互作用進入細胞質(zhì)，實現(xiàn)基因治療。納米陽離子脂質(zhì)體納米基因載體 1: 納米脂質(zhì)體基因載體Andrew R. Reynolds, S. Trends Mol Med. 9 (2003 ): 2-4以av3 整合蛋白為靶向的基因納米材料(a): av 3-NP/RAF(-)表達的ATPu-RAF與av3整合蛋白結(jié)合;(b):內(nèi)皮細胞凋亡(c): 腫瘤細胞饑

6、餓死亡.納米脂質(zhì)體基因載體 美國密西根州大學James等研制的對聚酰胺-胺型 (PAMAM)樹突狀聚合物。裝載了DNA的樹突狀聚合體注入組織，內(nèi)吞作用的方式進入細胞，DNA分子釋放出來，實現(xiàn)基因的整合。 Eichman JD, James R.Baker. et al. Pharm Sci Techonol Today. 3 (2000): 232-245納米基因載體 2:樹突狀物的多聚體PAMAM磁介導熱療 將納米尺度的磁性顆粒定位于腫瘤組織，然后施加一外部交變磁場，使材料因產(chǎn)生磁滯、馳豫或感應渦流而被加熱，這些熱量再傳遞到材料周邊的腫瘤組織中，使腫瘤組織溫度超過42，導致細胞的凋亡及壞死，

7、從而實現(xiàn)對腫瘤的治療。Morozp, Jones SK, Gray BN. Int J Hyperthermia, 18(2002): 42674284 磁介導熱療 1：磁性陽離子脂質(zhì)體 Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda, et al. J.Biosci Bioeng.100,1 (2005): 111陽離子脂質(zhì)體 中性脂質(zhì)體磁介導熱療 2：抗體結(jié)合的磁性脂質(zhì)體 Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda, et al. J.Biosci Bioeng. 100,1 (2005): 111四、

8、利用納米技術(shù)進行腫瘤治療三.納米藥物載體的特征 1 靶向性 (1)被動靶向 載藥納米粒大多經(jīng)脈管給藥，以達到靶向釋藥的目的。納米?？蓮难髦醒杆偾宄⒈?RES 攝取。RES 為網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（單核-巨噬細胞系統(tǒng)）的簡稱，主要分布于肝，其次是脾、骨髓等。巨噬細胞的吞噬作用，對于與 RES 有關的疾病是有益的，可藉此達到靶向給藥的目的腫瘤組織生理特性EPR效應(enhanced permeability and retention effect)大多數(shù)實體瘤的病理生理特征與正常組織器官相比有顯著不同。表現(xiàn)為腫瘤血管生長迅速，外膜細胞缺乏，基底膜變形，淋巴管道回流系統(tǒng)缺損，大量血管滲透性調(diào)節(jié)劑(緩激

9、肽、血管內(nèi)皮生長因子，一氧化氮、前列腺素和基質(zhì)金屬蛋白酶等)的生成。這些生理性變化有利于迅速增長的腫瘤組織獲取大量營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣。同時這也導致了腫瘤血管滲透性的增加，進而產(chǎn)生了EPR效應。它是指大分子藥物、藥物載體如脂質(zhì)體等可以穿透腫瘤缺損的血管內(nèi)皮細胞進入腫瘤組織，并由于清除障礙而高濃度長時間蓄積在腫瘤組織中，有的可長達100h。研究發(fā)現(xiàn)相對低分子質(zhì)量的物質(zhì)不能長時間蓄積在腫瘤組織中，因為它們可以以擴散的方式返回到循環(huán)體系中。一般認為大于501000的分子或與其相當?shù)牧Ｗ佑忻黠@的EPR效應。(2)主動靶向 納米粒載體主動靶向可分為物理化學靶向和生物靶向兩個層次 A物理化學導向： 物理化學導向

10、是利用藥物載體的 pH 敏、熱敏、磁性等特點在外部環(huán)境的作用下（如外加磁場）發(fā)生變化實現(xiàn)對病灶實行靶向給藥。 利用藥物載體的磁性特點，在外加磁場的作用下，磁性納米載體將富集在病變部位，進行靶向給藥。納米載藥微粒：物理化學導向B生物導向： 生物導向利用細胞膜表面抗原、受體或特定基因片段的專一性作用，將抗體、配體結(jié)合在載體上，通過抗原-抗體、受體-配體的特異性結(jié)合，使藥物能夠準確送到腫瘤細胞中，實現(xiàn)惡性腫瘤的主動靶向治療。如：采用異型雙功能交聯(lián)劑將人肝癌單抗18 與載米托蒽醌的白蛋白納米粒化學偶聯(lián)，構(gòu)建人肝癌特異的免疫納米粒；納米載藥微粒 尺度：直徑10500 nm的固態(tài)膠體粒子構(gòu)造：藥物通過溶解

11、、包裹作用位于粒子內(nèi)部, 或通過吸附、耦合作用位于粒子表面特點：長循環(huán)、緩釋、靶向納米微粒 長循環(huán) 靶向、緩釋物理化學導向生物導向熒光修飾的抗體進行識別和定位 利用抗體、細胞膜表面受體的專一性作用，將配位子結(jié)合在載體上，與目標表面的抗原性識別器發(fā)生特異性結(jié)合，使藥物能準確地作用于目的細胞。 納米載藥微粒：生物導向X X He, X Lin, K Wang, W Tan. J Nanosci Nanotechol.1( 2004): 235-254 與抗體結(jié)合的納米材料與腫瘤抗原的特異性結(jié)合抗癌藥物裝載納米藥物載體靶向分子偶聯(lián)（分子靶向）控制釋放結(jié)構(gòu)EPR效應（被動靶向）磁靶向（物理靶向）復合靶

12、向AA98抗體靶向與治療 抗體 腫瘤 抑瘤率 AA98 hepatocarcinoma 70.5 % Leiomyosarcoma 49.8% Pancreatic cancer 48.7%131I-AA98 Pancreatic cancer 86.2%自主創(chuàng)新的抗腫瘤血管抗體AA98磁性空心球包裹IL-12連接抗體BVE-1（nano-IL12-MCAB)靶向腫瘤區(qū)血管nano-IL12-MCAB血管斷血、斷營養(yǎng)腫瘤細胞壞死2 可控釋放性 控釋藥(CRDDS)是控制釋放給藥系統(tǒng) (Controlled release drug delivery system,CRDDS)的簡稱。CRDDS

13、 是通過物理、化學等方法改變制劑結(jié)構(gòu)，使藥物在預定時間內(nèi)，自動按某一速度從劑型中恒速釋放于作用器官或特定靶組織，并使藥物濃度較長時間維持在有效濃度內(nèi)的一類制劑。 溶漲擴散程度與速度取決于PEG在材料中所占的比例，含量越高，藥物從PEG-PLGA納米粒擴散越快于PBS液中2天后PEG-PLGA納米粒 PEG-PLGA微球在血漿中孵育7天 PEG-PLGA在體內(nèi)在體液的作用下產(chǎn)生降解釋放出藥物PEG-PLGA納米粒3 生物相容性和生物可降解性 所謂生物相容性是指材料對機體無毒性，不激活凝血系統(tǒng)，不引起血液或機體、組織炎癥反應，不吸附、損傷、激活白細胞、血小板和補體系統(tǒng)，即要求與機體組織血液系統(tǒng)無反

14、應性。生物降解性是藥物載體的重要特征之一，通過降解，載體與藥物定向進入靶細胞之后，表層的載體被生物降解掉（包覆形），芯部的藥物釋放出來發(fā)揮療效，避免了藥物在其他組織中釋放長循環(huán)納米粒（也稱為隱形納米粒）人體內(nèi)起防御功能的網(wǎng)狀內(nèi)皮吞噬系統(tǒng)對外來異物的識別能力很強巨噬細胞消除外來粒子的一個重要機制是通過識別結(jié)合于微粒上的免疫球蛋白（IgG）和Fc段和補體來吞噬抗體結(jié)合的微粒血漿中的多種成分如血漿蛋白等可以吸附到納米粒表面，這就是調(diào)理過程而巨噬細胞上存在這些血漿成分的受體藥物在血中循環(huán)時間短，到達不了靶器官，不能產(chǎn)生長效緩釋作用極性微粒不易被吞噬，Zeta 電位越高吞噬越少。表面雙親性或親水性的微粒

15、在血中循環(huán)時間長。采用親水性材料對納米粒進行表面修飾，可提高其表面親水性、增大空間位阻及調(diào)整Zeta 電位，延長納米粒在體內(nèi)的循環(huán)時間。 長循環(huán)納米粒的的表面修飾有共價偶聯(lián)和表面吸附和生物模擬。共價偶聯(lián) 將PEG等親水性聚合物通過酯鍵共價連接到納米粒載體上，可得到較穩(wěn)定的包衣層 表面吸附 通過物理吸附的原理，將某些表面活性劑吸附到納米粒的表面也可達到長循環(huán)的目的本法主要采用非離子型聚氧乙烯類表面活性劑，最常用的是泊洛沙姆及其乙二胺衍生物機制：不帶電荷，親水性的表面包衣層具有立體排阻作用，有效阻斷了巨噬細胞對納米粒的吞噬作用親水性包衣能有效減少納米粒對血中成分的吸附以減少粘附，降低血漿蛋白的調(diào)理

16、作用。 生物模擬 由于補體系統(tǒng)在RES吞噬異物時發(fā)揮重要作用,因此通過模擬細胞和病原體來減少或抑制補體系統(tǒng)的活性,可以避免吞噬。將神經(jīng)節(jié)苷脂(GM1)加入到脂質(zhì)體的膜中,它就具有了長循環(huán)特性。肝素能在不同階段抑制補體系統(tǒng)的活性,將它共價連接到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)納米粒上,發(fā)現(xiàn)其半衰期為5,在血中可停留長達72,而PMMA納米粒的半衰期只有3min。血漿補體在高溫下失活,可將納米粒用血漿包衣后,在靜注前,56處理30min,可延長微粒的血中循環(huán)時間。多肽糖和環(huán)糊精表面修飾表面包裹多聚糖類物質(zhì)的納米粒也能免于被MPS攝取。PLA和聚賴氨酸接枝多聚糖納米粒已發(fā)展成為高效DNA的載藥體系。這些

17、納米粒不會自動團聚,并對血清蛋白無選擇性吸附。 原發(fā)性肝細胞癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一，一旦發(fā)現(xiàn)已屬中晚期，難以治愈，轉(zhuǎn)移性肝癌的治療效果更差。 目前大部分肝癌主要依靠非手術(shù)治療，全身化療和肝動脈連續(xù)灌注化療并沒有取得令人滿意的療效，其主要原因是這些治療方法缺乏高度的選擇性，不能有效殺死癌細胞和消除化療藥物對健康細胞的毒性。 將具有磁性定位阿霉素磁納米粒用于治療肝癌，在腫瘤部位加磁場，將攜帶有抗癌的磁性載體通過血管注入體內(nèi)后，在磁場的作用下，在腫瘤部位富集，并釋放出攜帶的藥物。同時，納米粒因其體積極小，易進入細胞；100 nm左右的納米粒本身對癌細胞有特異的破壞作用。因此，阿霉素磁納米粒，

18、可顯著提高治療肝癌療效。減輕毒副反應。 先進性與創(chuàng)新性具有高效靶向性，可提高藥物療效，減少正常組織的藥物暴露，降低毒副作用的發(fā)生。可調(diào)整載體材料種類或配比，控制藥物的釋放速度，制備出緩釋性的載藥納米粒。載藥納米?？梢愿淖兡み\轉(zhuǎn)機制，增加藥物對生物膜的通透性，有利于細胞內(nèi)藥效發(fā)揮。磁性納米顆粒的制備磁性材料的制備磁性納米顆粒的制備 納米粒的透射電鏡照片（10000倍）磁性物質(zhì)（Fe3O4）均勻分布于納米粒中納米粒的掃描電鏡照片納米粒的倒置顯微鏡照片（200倍）可見納米粒均勻分布于磁場中 納米粒的倒置顯微鏡照片（200倍）納米粒在磁場的作用下聚集于磁鐵的一側(cè) 納米粒的倒置顯微鏡照片（200倍）當磁

19、鐵與納米粒的距離增大時，納米粒所受的磁力減小，納米粒的運動速度減慢，納米粒因磁化而相互吸引，沿磁力線的方向形成串珠狀聚集納米粒的倒置顯微鏡照片（200倍）納米粒在運動過程中照相所形成的軌跡 不同溫度制備的納米粒洗滌后進入溶液的游離阿霉素百分率 加熱溫度游離阿霉素百分率(%) 75 13.7 100 10.2 125 5.0 150 2.6磁性納米在正常肝臟中的靶向性在磁場的存在下,磁區(qū)肝組織抗癌藥物濃度為正常肝組織的2.6倍80%以上的納米粒聚集于肝臟未加磁場正常肝組織（HE染色，200倍）見較大的血管中未發(fā)現(xiàn)納米粒的存在加磁場正常肝組織（HE染色，200倍）見小動脈及肝竇中大量的納米粒聚積大

20、鼠肝癌模型制作購置種鼠制備實體瘤肝癌模型腫瘤在肝臟中受植情況（HE染色200倍）Walker-256肝癌細胞在移植后7天在肝臟組織中生長良好 磁性納米藥物載體在肝癌模型中的靶向性無磁場，腫瘤區(qū)抗癌藥物濃度為正常肝組織的2.8倍在磁場的存在下,腫瘤區(qū)抗癌藥物濃度為正常肝組織的8.7倍80%以上的納米粒聚集于肝臟未加磁場的腫瘤組織（HE染色，200倍）腫瘤中可見少量散在的納米粒存在加磁場的腫瘤組織（HE染色，200倍）腫瘤的小血管中可見大量納米粒聚積加磁場的腫瘤組織（HE染色，200倍）腫瘤的小動脈中可見大量納米粒聚積 加磁場的腫瘤組織（HE染色，200倍）腫瘤周圍小動脈中可見大量納米粒聚積磁性納

21、米粒對移植性肝癌的療效生存率1.00.60.2 0 10 20 30 40 50 60 生存天數(shù) 生 存 率 曲 線 NS治療組 阿霉素治療組 磁性微球治療組 磁性微球外加磁場治療組納米粒不加磁場治療組的腫瘤組織（HE200）注藥后36小時見腫瘤組織片狀壞死，瘤周可見淋巴細胞浸潤納米粒加磁場治療組的腫瘤組織（HE200）注藥后36小時見腫瘤組織除邊緣少許細胞存活，其余部位腫瘤組織全部壞死 納米粒加磁場治療組的腫瘤組織（HE200）注藥后60天見腫瘤組織被纖維組織和無結(jié)構(gòu)的組織所代替，找不到癌細胞的存在 磁 粉 靶 向 抗 體 納 米 粒 利 用 磁 靶 向 納 米 粒 聚 集 于 腫 瘤 部 位 加 交 變 磁 場 使 腫 瘤 區(qū) 升 溫42.5 度 以 上, 腫 瘤 壞 死(2) 治療后腫瘤部位的變化 水腫 塌陷 干枯、結(jié)痂 治療后2天治療后4至5天后發(fā)展趨勢