納米材料與腫瘤靶向教學(xué)課件

1靶向給藥與納米技術(shù)

報(bào)告人：侍海麗日期：2012-05-231靶向給藥與納米技術(shù)

報(bào)告人：侍海麗2CONTENTS前言納米技術(shù)靶向給藥基因治療展望2CONTENTS前言3前言

在21世紀(jì)，癌癥仍然是人類面臨的重大健康問題，即使在發(fā)達(dá)國家，癌癥占總死亡原因也高達(dá)20%，目前癌癥的臨床治療主要是通過手術(shù)、放療、化療等方法。幸運(yùn)的是，治愈癌癥不是沒有希望，納米技術(shù)有望在這一方面取得突破．3前言在21世紀(jì)，癌癥仍然是人類面臨的重大健4

在納米生物材料研究中，目前研究的熱點(diǎn)和已有較好基礎(chǔ)及做出實(shí)質(zhì)性成果的是納米藥物載體和納米基因治療技術(shù)。

這種技術(shù)是以納米顆粒作為藥物和基因轉(zhuǎn)移載體，將藥物、DNA和RNA等基因治療分子包裹在納米顆粒之中或吸附在其表面，同時(shí)也在顆粒表面耦聯(lián)特異性的靶向分子，在細(xì)胞攝取作用下進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全有效的靶向性藥物和基因治療。前言4

在納米生物材料研究中，目前研究的熱點(diǎn)和已有較好5納米技術(shù)

納米技術(shù)系指在1-1000納米的尺度里，研究物質(zhì)的電子、原子和分子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的一項(xiàng)嶄新技術(shù)。物質(zhì)在納米尺度下，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能的藥物，稱為納米藥物。藥物納米載體是以納米顆粒作為藥物載體，將藥物治療分子包裹在納米顆粒之中或吸附在其表面，通過靶向分子與細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合，在細(xì)胞攝取作用下進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全有效的靶向藥物輸送和基因治療。5納米技術(shù)納米技術(shù)系指在1-1000納米的尺度里，研6納米藥物優(yōu)勢

研究發(fā)現(xiàn)，納米顆粒由于有足夠小的納米尺寸，從而能夠從高通透性的腫瘤血管中滲出(EPR效應(yīng))，進(jìn)入腫瘤組織，集中在腫瘤周圍。納米級藥物載體可以進(jìn)入毛細(xì)血管，在血液循環(huán)系統(tǒng)自由流動(dòng)，還可穿過細(xì)胞，被組織與細(xì)胞以胞飲的方式吸收，提高生物利用率。通過納米技術(shù)開發(fā)具有靶向性、多種功能的藥物傳輸體系，有助于實(shí)現(xiàn)腫瘤的靶向治療，并將毒副作用降低到較低的水平。6納米藥物優(yōu)勢研究發(fā)現(xiàn)，納米顆粒由于有足夠小的納米尺7納米藥物的分類納米乳劑

納米脂質(zhì)體納米粒藥物固體脂質(zhì)納米粒

納米囊與納米球磁性納米藥物溫度敏感性、pH敏感性、光敏感性納米藥物免疫納米藥物7納米藥物的分類納米乳劑8納米藥物尺度的優(yōu)勢8納米藥物尺度的優(yōu)勢9癌癥治療主要手段——化療缺陷：用量大，缺乏專一性，對正常組織毒副作用強(qiáng)易產(chǎn)生多重耐藥性和變態(tài)反應(yīng)藥物外滲引起皮膚或血管腐蝕化療后會(huì)引起惡心、嘔吐和腹瀉；脫發(fā)；腎功能紊亂9癌癥治療主要手段——化療缺陷：用量大，缺乏專一性，對正常組10

靶向給藥系統(tǒng)

(TargetingDrugDeliverySystem,TDDS)

藥物特定靶向區(qū)域

選擇性濃集定位于靶器官靶組織靶細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)載體局部或全身血液循環(huán)10

靶向給藥系統(tǒng)

(TargetingDrugDeli11靶向給藥優(yōu)勢定義：在特定的導(dǎo)向機(jī)制作用下，將藥物輸送到特定靶器官，發(fā)揮治療作用組成：藥物+載體+導(dǎo)向“神奇子彈”優(yōu)勢：藥劑用量少，毒副作用低；藥效持續(xù)，長時(shí)間保持靶目標(biāo)的有效藥物濃度11靶向給藥優(yōu)勢定義：在特定的導(dǎo)向機(jī)制作用下，將藥物輸送到特12靶向制劑理想的靶向制劑應(yīng)具備的三大要素：定位濃集、控制釋藥、無毒可生物降解基本分類：1、被動(dòng)靶向制劑：微粒吞噬（生理特征，RES效應(yīng)）2、主動(dòng)靶向制劑：表面修飾（單抗定位）3、物理化學(xué)靶向：磁性、熱和pH敏感、栓塞性微球等12靶向制劑理想的靶向制劑應(yīng)具備的三大要素：13

基礎(chǔ)腫瘤生物學(xué)在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,平均每十萬個(gè)靜脈注射的單克隆抗體中,只有1-10個(gè)能到達(dá)靶標(biāo)。在腫瘤成像技術(shù)中造影劑也存在類似的限制。納米粒子表面具有高度的可修飾性,使用納米粒子靶向輸藥將大大改進(jìn)對腫瘤及其他疾病的治療手段。靶向定位能力13基礎(chǔ)腫瘤生物學(xué)在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,平均每十萬個(gè)靜脈注射14靶向機(jī)理被動(dòng)靶向（Passivetargeting）主動(dòng)靶向（Activetargeting）物理化學(xué)靶向（Physico-chemicaltargeting）

14靶向機(jī)理被動(dòng)靶向（Passivetargeting）15被動(dòng)靶向

即自然靶向：藥物被載體通過正常生理過程運(yùn)送至肝、脾、肺等器官。一般的微粒給藥系統(tǒng)具有被動(dòng)靶向性能。

微粒給藥系統(tǒng)被動(dòng)靶向機(jī)制:

體內(nèi)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)中吞噬細(xì)胞,將一定大小的微粒作為異物而攝取,較大的微粒由于不能濾過毛細(xì)血管床,而被機(jī)械截留于某些部位。

15被動(dòng)靶向16根據(jù)微粒大小自然分布：

粒徑：>7um肺毛細(xì)血管機(jī)械截留

<7um肝脾中單核巨噬細(xì)胞攝取

100-200nm微粒被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)巨噬細(xì)胞攝取到達(dá)肝枯否細(xì)胞(Kupffercel1)溶酶體中；

50～100nm微粒進(jìn)入肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞中

<50nm透過肝臟內(nèi)皮細(xì)胞/通過淋巴傳遞到脾和骨髓中

16根據(jù)微粒大小自然分布：17巨噬細(xì)胞吞噬作用單核-巨噬細(xì)胞對微粒的吞噬作用決定于

1.血漿中的某些特定蛋白----即調(diào)理素(opsonins)2.巨噬細(xì)胞上的有關(guān)受體

微粒通過吸附調(diào)理素，粘附在巨噬細(xì)胞的表面，然后內(nèi)在的生化作用(內(nèi)吞、融合)被巨噬細(xì)胞攝取。

17巨噬細(xì)胞吞噬作用單核-巨噬細(xì)胞對微粒的吞噬作用決定于18大分子和顆粒進(jìn)入和排出細(xì)胞胞飲吞噬18大分子和顆粒進(jìn)入和排出細(xì)胞胞飲19被動(dòng)靶向制劑的載體：

乳劑脂質(zhì)體微球納米囊納米粒納米球19被動(dòng)靶向制劑的載體：納米球20脂質(zhì)體（Liposomes）

脂質(zhì)體是將藥物包封于類脂分子層形成的薄膜內(nèi)所構(gòu)成的超微球狀囊泡這種具有類似生物膜雙分子層結(jié)構(gòu)的分子囊稱脂質(zhì)體（liposomes）20脂質(zhì)體（Liposomes）脂質(zhì)體是將藥21

脂質(zhì)體的形成與結(jié)構(gòu)

構(gòu)成脂質(zhì)體雙層的封閉小室：

內(nèi)部---中心水性空間（包含一定體積的水溶液）周圍被脂質(zhì)雙層包圍而獨(dú)立外層---脂質(zhì)雙層形成的泡囊

lipidbilayeraqueousspace21

脂質(zhì)體的形成與結(jié)構(gòu)lipidbilayer22

水溶性藥物：在中心水性空間或?qū)娱g水性空間脂溶性藥物：在雙分子層的疏水空間常見形態(tài)：球形、橢球形等大?。簬资畁m~

幾個(gè)um之間

HydrophobicdruginlipidbilayerHydrophilicdrug22

HydrophobicdrugHydrophili23

脂質(zhì)體是以磷脂、膽固醇等類脂質(zhì)為膜材，具有類細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，故作為藥物的載體，能被單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)吞噬，增加藥物對淋巴組織的指向性和靶組織的滯留性。

特點(diǎn)：①靶向性和淋巴定向性②

緩釋性③

細(xì)胞親和性與組織相容性④

降低藥物毒性⑤

保護(hù)藥物提高穩(wěn)定性23脂質(zhì)體是以磷脂、膽固醇等類脂質(zhì)為膜材，具24脂質(zhì)體使抗癌藥物在靶區(qū)具有滯留性

由于腫瘤細(xì)胞中含有比正常細(xì)胞較高濃度的磷酸酶及酰酶、因此將抗癌藥物包制成脂質(zhì)體，不僅由于酶使藥物容易釋出，且可促使藥物中腫瘤細(xì)胞部位特異地蓄積。因此，如將包封于脂質(zhì)體的抗癌藥物直接注入瘤體，能使局部有效的藥物濃度維持較長的時(shí)間，利于殺癌細(xì)胞。24脂質(zhì)體使抗癌藥物在靶區(qū)具有滯留性25脂質(zhì)體的作用特點(diǎn)脂質(zhì)體在體內(nèi)細(xì)胞水平上的作用機(jī)制有吸附、脂交換、內(nèi)吞(endocytosis)、融合(fusion)等。25脂質(zhì)體的作用特點(diǎn)26a：特異性載藥脂質(zhì)體；b：非特異性載藥脂質(zhì)體；c：在細(xì)胞質(zhì)釋放藥物；d：吸附到細(xì)胞表面，破壞細(xì)胞膜組件，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)釋放藥物；e：與細(xì)胞膜進(jìn)行脂質(zhì)轉(zhuǎn)換，釋放藥物；f：特異性與非特異性胞吞；g：胞吞后，通過內(nèi)含體進(jìn)入溶酶體釋放藥物；h：胞吞后，內(nèi)含體破裂，釋放藥物脂質(zhì)體與細(xì)胞的相互作用脂質(zhì)體與細(xì)胞的相互作用TorchilinVP.Recentadvanceswithliposomesaspharmaceuticalcarriers[J].NatureReviewsDrugDiscovery,2005(4):145–60.26a：特異性載藥脂質(zhì)體；脂質(zhì)體與細(xì)胞的相互作用脂質(zhì)體與細(xì)胞THANKYOUSUCCESS2023/9/2127可編輯THANKYOUSUCCESS2023/8/12728主動(dòng)靶向

通過改變微粒在體內(nèi)的自然分布而到達(dá)特定靶部位。也即避免巨噬細(xì)胞攝取，防止在肝內(nèi)濃集。主動(dòng)靶向制劑包括修飾的藥物載體、前體藥物與藥物大分子復(fù)合物三大類制劑。2829

修飾的藥物載體作為“導(dǎo)彈”，將藥物定向地運(yùn)送到靶區(qū)濃集發(fā)揮藥效。載體可以是受體的配體、單克隆抗體、對體內(nèi)某些化學(xué)物質(zhì)敏感的高分子物質(zhì)等。29修飾的藥物載體作為“導(dǎo)彈”，將藥物定向地運(yùn)送到30

用PEG等親水性材料修飾的藥物載體

在普通納米粒表面通過物理吸附或共價(jià)結(jié)合一層或多層親水性聚合物,可避開巨噬細(xì)胞吞噬,延長在血液中循環(huán)時(shí)間?？梢越档屯淌?，延長滯留時(shí)間,靶向其他組織器官。隱形(stealth)：是指納米粒在進(jìn)入體循環(huán)后,可以避開肝臟等ＲＥＳ系統(tǒng)的攝取,而轉(zhuǎn)運(yùn)到體循環(huán)中長時(shí)間存在或轉(zhuǎn)運(yùn)至其它組織或器官。

避開巨噬細(xì)胞吞噬

“隱形”納米粒（stealthnanoparticles）

30用PEG等親水性材料修飾的藥物載體在普通納米粒31

某些細(xì)胞表面有特異受體，可將對受體有強(qiáng)親和力特異性配體與微粒表面結(jié)合，使微粒導(dǎo)向特定細(xì)胞，從而改變微粒的分布。這類配體包括：

---多糖、外源凝聚素和半抗原等。結(jié)合細(xì)胞特異性配體31某些細(xì)胞表面有特異受體，可將對受體有強(qiáng)親和力特異32例：葉酸受體介導(dǎo)主動(dòng)靶向

大多數(shù)腫瘤細(xì)胞表面的葉酸受體數(shù)目和活性明顯高于正常細(xì)胞.

葉酸：靶向腫瘤細(xì)胞的抗腫瘤藥物的載體。阿霉素DOX葉酸FA葉酸受體FR32例：葉酸受體介導(dǎo)主動(dòng)靶向大多數(shù)腫瘤細(xì)胞表面的葉酸33藥物組成33藥物組成34作用機(jī)制34作用機(jī)制35例：低密度脂蛋白(LDL)---抗癌藥物靶向新載體

LDL是存在于哺乳動(dòng)物血漿中的脂蛋白，LDL受體活性及數(shù)量在一些癌細(xì)胞中高出正常細(xì)胞20倍以上。可作為一種特異性受體載體及抗癌藥物靶向新載體,將藥物釋放到靶細(xì)胞。特點(diǎn)：LDL是內(nèi)源性脂蛋白,可避免在體循環(huán)中被迅速清除可克服一般載體靶向性差、不良反應(yīng)大35例：低密度脂蛋白(LDL)---抗癌藥物靶向新載體

36

單克隆抗體免疫微粒：結(jié)合單克隆抗體(MCAb)后，可使微粒對細(xì)胞表面的抗原決定簇有靶向作用。如用抗T淋巴細(xì)胞的MCAb共價(jià)結(jié)合到聚甲基丙烯酸酯納米球上，再與血單核細(xì)胞溫育，發(fā)現(xiàn)可與T淋巴細(xì)胞結(jié)合，所有對照組均為陰性。結(jié)合細(xì)胞特異性抗體36單克隆抗體免疫微粒：結(jié)合單克隆抗體(MCAb)37

將活性藥物衍生成藥理惰性物質(zhì)，在靶部位經(jīng)降解成活性母體藥物后發(fā)揮作用前藥再生成母體藥物的基本條件：靶部位有足夠量的酶，能產(chǎn)生足夠量活性物質(zhì)前藥能與藥物受體充分接近產(chǎn)生的活性藥物能在靶部位滯留前體藥物37將活性藥物衍生成藥理惰性物質(zhì)，在靶部位經(jīng)降解成38例：抗癌藥前體藥物：癌細(xì)胞比正常細(xì)胞含較高濃度的磷酸酯酶和酰胺酶

---可將藥物制成磷酸酯或酰胺類前藥

38例：抗癌藥前體藥物：39

應(yīng)用一些特殊的物理化學(xué)方法如溫度、pH或磁場等外力作用將微粒導(dǎo)向特定部位。磁導(dǎo)向制劑熱敏制劑

PH敏感制劑栓塞制劑物理化學(xué)靶向39物理化學(xué)靶向40

利用藥物載體的磁性特點(diǎn)，在外加磁場的作用下，磁性納米載體將富集在病變部位，進(jìn)行靶向給藥。磁導(dǎo)向40利用藥物載體的磁性特點(diǎn)，在外加磁場的作用下，磁性納41

優(yōu)點(diǎn)：具有無創(chuàng)或微創(chuàng)、靶向性強(qiáng)、生物相容性好、治療效果好。將納米磁性材料的熱效應(yīng)與藥物靶向傳導(dǎo)控釋相結(jié)合，局部升溫后可提高癌變組織管壁通透性，增強(qiáng)藥物的吸收。

應(yīng)用：可用于疾病診斷和治療中的多個(gè)環(huán)節(jié)，對癌癥的早期診斷與治療有著重要的意義磁性納米材料應(yīng)用前景41優(yōu)點(diǎn)：具有無創(chuàng)或微創(chuàng)、靶向性強(qiáng)、生物相容性好、治42利用腫瘤間質(zhì)液PH值比周圍正常組織顯著低的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。采用PH敏感類脂為類脂質(zhì)膜，在低PH環(huán)境中結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致加速釋藥；如：N-十六酰-L-高半胱氨酸（PHC）

PH不同，該類脂存在兩種平衡構(gòu)型：

PH降低時(shí)，形成閉合的環(huán)式，破壞了脂質(zhì)雙分子層的穩(wěn)定性，膜通透性增加，藥物釋放

PH敏感靶向制劑

42利用腫瘤間質(zhì)液PH值比周圍正常組織顯著低的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。PH43基因治療

腫瘤的基因治療：缺乏靶向性強(qiáng)、轉(zhuǎn)染效率高的基因載體，臨床效果不是很理想。

納米顆?；蜉d體是一種無毒、高效、能穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的非病毒載體，將DNA、RNA等基因治療分子包裹在納米顆粒之中或吸附在其表面，同時(shí)也在顆粒表面耦聯(lián)特異性的靶向分子，如特異性配體、單克隆抗體等，通過靶向分子與細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合，在細(xì)胞攝取作用下進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全有效的靶向性基因治療。43基因治療腫瘤的基因治療：缺乏靶向性強(qiáng)、轉(zhuǎn)染效率高44優(yōu)點(diǎn)：緩釋靶向輸送保護(hù)核苷酸毒性小分類：脂質(zhì)體基因載體樹狀多聚體的基因載體納米基因載體44優(yōu)點(diǎn)：納米基因載體45

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(fù)合物。通過其表面陽離子與細(xì)胞膜上的糖蛋白及磷脂相互作用進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，實(shí)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)體基因載體納米技術(shù)----腫瘤治療45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)46

以avβ3整合蛋白為靶向的基因納米材料(a):avβ3-NP/RAF(-)表達(dá)的ATPu-RAF與avβ3整合蛋白結(jié)合;(b):內(nèi)皮細(xì)胞凋亡(c):腫瘤細(xì)胞壞死.納米脂質(zhì)體基因載體納米技術(shù)----腫瘤治療46以avβ3整合蛋白為靶向的基因納米材料(a):47

美國密西根州大學(xué)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(jìn)入細(xì)胞，DNA分子釋放出來，實(shí)現(xiàn)基因的整合。

納米基因載體2:樹突狀