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文檔簡介
1、基于納米粒子的靶向藥物遞送廣泛的納米技術的發展慢慢的改變了許多疾病診斷,治療和預防方法。這些技術創新,被國家衛生研究院稱為納米醫學,這項科學技術的發展有可能將基因組學和蛋白質組學的分子化研究轉化為患者的廣泛利益。納米顆粒可以模擬或改變生物進程(例如感染,組織工程,從頭合成等)。這些裝置包括但不限于功能化的碳納米管,納米機械(例如,可互換的DNA構件和DNA支架等),納米纖維,自組裝聚合物納米結構體,納米膜和納米尺寸的硅芯片,用于藥物,蛋白質,核酸酸或肽遞送和釋放,以及生物傳感器和實驗室診斷。在過去幾十年中,可生物降解的聚合物已經廣泛地用于制造藥物遞送系統。考慮到它們在控制藥物釋放,穩定不穩定分
2、子免于降解(例如蛋白質,肽或DNA)以及位點特異性藥物的應用中,針對用于藥物遞送和組織工程的,可生物降解的聚合物納米顆粒進行大量研究。20世紀60年代末和70年代初期,基于丙烯酰胺膠束聚合物微粒出現。迄今報道的大多數關于納米顆粒的研究涉及聚D,L丙交酯,聚乳酸PLA,聚D,L乙交酯PLG,聚丙交酯PLGA和聚氰基丙烯酸酯PCA。納米顆粒輸送系統納米膠囊是囊泡系統中的一種,其中藥物被限制在由聚合物膜包圍的空腔中,而納米球是藥物在其中物理地、均勻地分散的基質系統。納米顆粒是固體,由大小不同的大分子物質組成的膠體顆粒,從10nm到1000nm。粒徑200nm的粒子在應用中占的比例較小,納米藥物通常是
3、指200nm的裝置(即微毛細管的寬度)。通常,藥物被溶解,包埋,吸附,附著和/或包封到納米基質中或納米基質上。取決于制備方法,納米顆粒,納米球或納米膠囊可以通過構件使其具有不同的性質和釋放特性,以此來達到特定治療劑的最佳遞送或包封效果。納米顆粒藥物載體的應用和優勢由天然和合成聚合物制成的聚合物納米顆粒由于其穩定性和表面改性而受到大多數關注。它們可以通過調整聚合物特性和表面化學來定制以實現受控藥物釋放和特異性疾病定位。已經確定,由于脈管系統的滲透性和保留(EPR)效應,納米載體可以優先地集中于腫瘤,炎癥位點和抗原取樣位點。一旦在靶位點累積,疏水性可生物降解的聚合物納米顆粒可以作為局部藥物貯庫,提
4、供在疾病部位連續供應包封的治療化合物的來源,例如固體腫瘤。這些系統通常可用于藥物的靶向(細胞或組織)遞送,提高生物利用度,持續釋放藥物或使藥物增溶以用于全身遞送。該方法可用于保護治療劑免受酶降解(核酸酶和蛋白酶)。因此,使用納米顆粒用于藥物遞送基于兩個主要基本性質:小粒徑和生物可降解材料。納米顆粒由于其小尺寸,可以通過炎癥部位,上皮(例如,腸道和肝臟),腫瘤或穿透微毛細血管的內皮而外滲。通常,這些納米尺寸的顆粒能夠被多種類型細胞攝取并在靶位點處產生藥物積聚。許多研究已經證明,與微米顆粒作為藥物遞送載體相比,納米顆粒有許多優點:它們更適合于靜脈內遞送。體內最小的毛細血管直徑為5-6um。分布到血
5、流中的顆粒的尺寸必須顯著小于5um,才能不形成聚集體,確保顆粒不引起栓塞。使用可生物降解的材料納米顆粒制備能夠在幾天或甚至幾周的時間內在靶位點內持續的藥物釋放。由PLGA和PLA制備的可生物降解納米顆粒已被開發用于持續性的藥物遞送。其中,用疏水性PCL包被的納米顆粒可以實現從內溶酶體到細胞質快速逃逸已經被證明。吏用加載了地塞米松的納米顆粒治療血管平滑肌細胞中,觀察到與溶液中給藥細胞相比更大的持續的抗增殖活性。因此證實,納米顆粒可以有效地將其內容物遞送至細胞內靶標。OralqantfrPAMAbuairigXPcfiadmicrapartlcl&aiprolateagafnslarirhrKKl
6、axIn(t-tl1LHIJL-WMr-HUIEUlMIp-vU13吏用納米顆粒的藥物遞送的重要特性粒徑目前,確定納米顆粒尺寸的最快和最常規的方法是通過光子相關光譜法或動態光散射法。光子相關光譜學要求介質的粘度是已知的,并且通過布朗運動和光散射性質來確定顆粒的直徑。通過光子相關光譜學獲得的結果通常通過掃描或透射電子顯微鏡(SEM或TEM)驗證。顆粒尺寸和尺寸分布是納米顆粒的最重要的特性。它們確定這些遞送系統的體內分布,毒性和靶向能力。此外,它們可以影響藥物裝載,藥物釋放和納米顆粒的穩定性。許多研究已經證明納米顆粒相對于微米顆粒具有許多優點。通常,與微米顆粒相比,納米顆粒具有相對高的細胞攝取率,
7、并且由于它們的小尺寸和遷移率,可用于更廣泛的細胞和細胞內靶向目標。納米顆粒可以通過高滲透性甘露醇穿過血腦屏障,這可以為諸如腦腫瘤一類難以治療的疾病提供治療劑的持續遞送。已經顯示吐溫80包被的納米顆粒可以順利穿過血腦屏障。亞微米納米顆粒,能夠被大多數細胞類型攝取。實際上,100nm納米顆粒具有比1um微粒高2.5倍的吸收率,并且比通過Caco-2細胞的10um微顆粒的吸收高6倍。在類似的研究中,納米顆粒成功地穿透大鼠腸道環模型的整個粘膜下層,而微米顆粒主要定位在上皮襯里。這表明控制粒度大小可以在一定程度上調節顆粒在人體內的分布。藥物釋放也受顆粒尺寸的影響。較小的顆粒具有較大的表面積/體積比;因此
8、,與小顆粒結合的大多數藥物將聚集在顆粒表面處或附近,這吏得藥物能夠更快速的釋放。相比之下,較大的顆粒具有大的內腔,這種結構允許每個顆粒包封更多的藥物并且給予較慢的釋放。因此,粒徑的控制提供了調節藥物釋放速率的手段。較小的顆粒在儲存,運輸和分散期間也具有較大的聚集風險。聚合物降解也可以受顆粒尺寸的影響。例如,發現PLGA降解的速率隨著由該聚合物制成的顆粒尺寸增加而增加。據信這個過程是由于PLGA降解產物在較小的納米顆粒中通過較短距離擴散,而較大顆粒的聚合物基質因此增加釋放時間,并且還可能導致聚合物材料的自催化降解。因此,我們可以假設較大的顆粒將有助于聚合物更快的降解以及藥物釋放。納米顆粒的表面性
9、質藥物與常規載體的結合導致藥物生物分布特征的改變,因為主要遞送目標是單核吞噬細胞系統(MPS),例如肝,脾,肺和骨髓。當通過來自循環的吞噬細胞對納米顆粒進行清除,和靜脈注射時,納米顆粒可以被宿主免疫系統識別。除了納米顆粒的尺寸,納米顆粒疏水性決定該表面結合的血液組分(例如調理素)水平。因此,疏水性影響納米顆粒的體內生物進程。實際上,一旦在血流中,表面未修飾的納米顆粒(常規納米顆粒)將被MPS快速調理和大量清除。為了增加藥物靶向遞送的成功率,有必要將調理作用將至最小,并延長納米顆粒在體內的循環。這可以通過用親水性聚合物/表面活性劑涂覆納米顆粒或用具有親水特性的生物可降解共聚物例如聚乙二醇(PEG
10、),聚環氧乙烷,聚唑,泊洛沙胺和聚山梨醇酯80(吐溫80)配制納米顆粒來實現。研究表明PEG在納米顆粒表面能夠有效防止補體的發生和其他血清因素的調理作用。具有刷狀結構和中間構型的PEG分子更能減少吞噬作用和補體激活,由具有蘑菇狀結構的PEG表面能夠有效的作為補體激活劑,并促進有利的吞噬作用。納米顆粒的Z電位通常用于表征納米顆粒的表面電荷性質。它反映了顆粒的電勢,并受顆粒的組成和其所在的分散的介質的影響。具有高于30mV的Z電位的納米顆粒被認為在懸浮液中是穩定的,因為表面電荷可以防止顆粒的聚集。Z電勢還可以用于確定帶電的活性材料是否包封在納米顆粒的中心內或表面上藥物裝載納米輸送系統應該具有高的藥
11、物負載能力,從而減少用于施用的基質材料的量。藥物裝載可以通過兩種方法完成。摻入方法需要在納米顆粒制備時摻入藥物。吸附/吸收方法需要在納米顆粒形成后吸收藥物;用濃縮的藥物溶液孵育納米載體來實現。藥物裝載和包載效率取決于藥物在賦形劑基質材料(固體聚合物或液體分散劑)中的溶解度,與基質組成,分子量,藥物-聚合物相互作用和末端官能團的存在(即酯或羧基)。對于一些納米顆粒制劑,選擇的聚合物是PEG,其對藥物負載和相互作用具有很小或沒有影響。此外,納米顆粒包封的大分子,藥物或蛋白質當它們在等電點(pI)或接近其等電點(pI)負載時顯示出最大的負載效率。對于小分子,研究表明藥物和基質材料之間的離子相互作用可
12、以非常有效地增加藥物負載。藥物釋放在開發納米顆粒遞送系統時考慮藥物釋放和聚合物生物降解是重要的。一般來說,藥物釋放速率取決于:(1)藥物溶解度;(2)表面結合或吸附的藥物的解吸;(3)藥物通過納米顆粒基質擴散;(4)納米顆粒基質侵蝕或降解;(5)侵蝕和擴散過程的組合。因此,顆粒基質的溶解度,擴散和生物降解決定了釋放過程。在納米球中,藥物均勻分布,藥物釋放通過基質的擴散或腐蝕發生。如果藥物的擴散快于基質侵蝕,則釋放機制主要由擴散過程控制。顯然,摻入的方法對釋放曲線具有一定的影響。如果藥物通過摻入方法加載,則該系統具有相對小的爆發效應和持續釋放特性。如果納米顆粒被聚合物涂覆,則通過藥物從聚合物膜的擴散來控制釋放。膜包衣作為藥物釋放屏障;因此,藥物在聚合物膜中或在聚合物膜中的溶解度和擴散成為藥物釋放的決定因素。此外,釋放速率也可以受藥物和輔助成分之間的離子相互作用的影響。當被包埋的藥物與輔助成分相互作用時,可以形成較少水溶性的復合物,這可以減緩藥物釋放-幾乎沒有爆發釋放效應(Chen等人,1994)。然而,如果將輔助成分例如環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共聚物(PEO-PPO)添加到殼聚糖中,由于PEO-PPO與殼聚糖的競爭性靜電相互作用,
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