納米載體及納米藥物

生物納米Bionanotechnology〔講課提綱〕第一講:納米基因載體及納米藥物的研究進展1.納米基因載體1.1納米基因載體的作用納米載體將DNA、RNA等基因分子包裹在納米顆粒的內(nèi)部或吸附在其外表，然后在其外表偶聯(lián)特異性的靶向分子〔如特異性配體、克隆抗體等〕，通過靶向分子與細胞外表受體的結(jié)合，并在細胞攝粒作用下將目標基因引入細胞內(nèi)，從而實現(xiàn)平安有效的靶向性基因治療或其他作用。1.2納米基因載體的特點生物平安性：可生物降解，毒性，免疫原性小基因保護作用：保護基因不受各種補體及酶的破壞提高細胞攝取量：納米粒徑，特殊結(jié)構(gòu)及外表電荷靶向性修飾：在其外表偶聯(lián)特異性靶向分子1.3納米基因載體的種類載體種類優(yōu)點缺點代表性材料金屬納米顆粒特異性結(jié)合，毒副作用小表面修飾后才能有效結(jié)合基因；生物相容性不好納米金、氧化鐵無機非金屬納米顆粒制備簡單；大規(guī)模使用顆粒表面電位偏低，裝載量少；有團聚現(xiàn)象二氧化硅、磷酸鈣、羥基磷灰石生物降解高分子納米顆粒生物降解性，生物相容性好易于帶負電的非特性細胞和蛋白結(jié)合；有些材料有細胞毒性；轉(zhuǎn)染效率不高，需進行表面改性多聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、聚酰胺-胺樹形高分子、殼聚糖、明膠、陽離子多肽、陽離子聚酯生物性顆粒生物親和性結(jié)合；靶向性好與基因帶電情況相近，轉(zhuǎn)染效率不高；易發(fā)生免疫反應蛋白質(zhì)、糖蛋白、脂質(zhì)體、抗體1.4納米基因載體交聯(lián)及導入體內(nèi)的方法

納米材料裝載基因的方式主要有兩種：〔1〕電學性質(zhì)結(jié)合，利用納米顆粒和DNA的不同電荷性質(zhì)，通過靜電作用連接；〔2〕共價鍵性質(zhì)的結(jié)合，利用納米粒子本身的官能團或者衍射出來官能團和基因蛋白結(jié)合。導入方法方法簡述優(yōu)點缺點基因槍通過高速飛行的納米金屬顆粒將包被基因?qū)爰毎麩o宿主限制；受體類型廣泛；操作簡便儀器昂貴；轟擊細胞損傷較大電擊法高壓電泳脈沖作用在原生質(zhì)體質(zhì)膜上形成瞬間通道無宿主限制；操作簡單；直接作用帶壁細胞轉(zhuǎn)化效率不高，設備昂貴超聲波介導超聲引起的空化效應使細胞膜表面出現(xiàn)可逆性小孔，細胞膜通透性增加應用普遍；不受物種限制；縮短轉(zhuǎn)基因時間強度太大，損傷細胞，影響轉(zhuǎn)染效率浸泡法將培養(yǎng)物浸泡到納米DNA溶液中，利用滲透作用進入操作簡單快速轉(zhuǎn)化效率不高真空滲入法真空狀態(tài)時，載體進入細胞簡便、快速、可靠轉(zhuǎn)染效率低口服口服納米基因載體使用簡便，可提高生物利用度體內(nèi)傳遞效率不高，易受分解靜脈注射靜脈注射基因載體可延長載體運輸時間，提高轉(zhuǎn)染效率使用不便，降壓效果需提高1.5納米基因載體在生物醫(yī)學上的應用納米基因載體在基因治療中的應用纖維連接蛋白配體和上皮型鈣粘蛋白抗體包埋在無機納米載體中與細胞外表的整合素受體和上皮型鈣粘蛋白特異性結(jié)合促進了基因的高效傳遞和在胚胎干細胞中的有效表達Kutsuzawaetal,2006納米基因載體在遺傳育種上的應用中孔洞納米粒為載體蜂窩狀結(jié)構(gòu)將基因及刺激該基因表達的化合物導入植物細胞控制其在適當時間及地點釋放目前已經(jīng)成功的將基因及化合物轉(zhuǎn)殖入阿拉伯芥、煙草以及玉米等植物中(Torneyetal,2007)1.6展望基因的運載方式是目前基因轉(zhuǎn)導能否成功的關鍵環(huán)節(jié)。磁性材料、熱敏材料、PH敏感材料等的應用將有助于新型智能基因載體的研發(fā)。納米微?；蜉d體將會很有應用前景。2納米藥物2.1納米藥物的定義藥劑學中的納米粒或稱納米載體與納米藥物，其尺寸界定于1~1000nm之間。納米載體指外表負載或包埋藥物的各種納米粒。納米藥物那么是指直接將原料藥物加工成納米粒。2.2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納米中藥，等2.3納米藥物的優(yōu)勢納米級藥物載體可以進入毛細血管，在血液循環(huán)系統(tǒng)自由流動，還可穿過細胞，被組織與細胞以胞飲的方式吸收，提高生物利用率。納米載體的比外表積高，水溶性差的藥物在納米載體中的溶解度相對增強，克服無法通過常規(guī)方法制劑的難題。納米載體經(jīng)特殊加工后可制成靶向定位系統(tǒng)，如磁性載藥納米微粒。可降低藥物劑量減輕副作用。延長藥物的體內(nèi)半衰期，藉由控制聚合物在體內(nèi)的降解速度，能使半衰期短的藥物維持一定水平，可改善療效及降低副作用，減少患者服藥次數(shù)。可消除特殊生物屏障對藥物作用的限制，如血腦屏障、血眼屏障及細胞生物膜屏障等，納米載體微?？纱┻^這些屏障部位進行治療。2.4納米藥物尺度的優(yōu)勢大分子和顆粒進入和排出細胞胞飲吞噬胞吐毛細血管床的過濾作用納米微粒的大小影響藥物的生物利用率。脾靜脈竇中內(nèi)皮細胞的間隙為200~500nm，因此長效型微粒最好不要超過200nm大小。而腎臟腎小球中內(nèi)皮細胞的間隙在40~60nm間，過小的微粒會被過濾出。要使納米載體在血液循環(huán)中流通時間增加，必須控制載體大小的范圍。納米靶向藥物2.5納米藥物的應用門控納米材料包容機理納米尺度的“墻〞可以局部溶解，然后在適宜的條件重新建立，從而將熒光標記的藥物包容在內(nèi)部納米藥物的抗菌性能銀常用于抗菌纖維及紡織品中，但一般以銀離子系統(tǒng)為主，容易與生物體中的氯離子產(chǎn)生氯化銀沉淀，進而誘發(fā)人體過敏反響產(chǎn)生。納米銀粒子沒有銀離子的缺點，但其限制在于安定性不佳，合成后儲放易產(chǎn)生凝聚形成微米級粒子，另那么為在高分子基材不容易分散，而影響其應用。銀離子銀納米粒子效應Bacterici-daleffectBactericidaleffect抑菌效果要達特定濃度只要有殺菌劑存在系列銀離子系列銀原子團簇與氯離子產(chǎn)生氯化銀反應會不會過敏反應有無2.6將來的納米藥物制劑智能化的納米藥物傳輸系統(tǒng)超小型的血糖檢測系統(tǒng)微型藥房“智能炸彈〞納米陷阱分子馬達……分子馬達利用人體內(nèi)源性ATP作為能量來源的分子馬達體外實驗證明可以捕捉病毒，并可以使病毒在入侵細胞前失活腦功能的加強納米科技–機械牙醫(yī)清潔牙