纳米技术与肿瘤诊治.ppt

肿瘤的靶向治疗 n肿瘤细胞识别 n诊断肿瘤起因 n药物输送 n报告肿瘤位置 n肿瘤细胞死亡报告 1 抗癌藥劑對实體癌部位置 的選擇性輸送 2 癌細胞的EPR效應 1986年，日本熊本大學前田浩教授提倡EPR效果(Enhanced Permeation and Retention effect)(EPR效應) 。 EPR效應，即是癌細胞會分泌比正常細胞多的vascular permeability factor，造成腫瘤組織附近血管比起正常的血管物質滲透性高，因此分 子體積大的高分子化合物更能滲透、經過癌組織。加上癌細胞破壞淋 巴系統，造成高分子化合物停留在腫瘤組織附近時間較長的現象。 被動的(passive)特定目標藥物比較能將血液中的藥物送入癌細胞中。 因此，自1986年以來，對固體癌細胞的特定目標藥物，就從以前對抗 原-抗體反應的積極性特定目標藥物，改用抑制肝臟、腎臟代謝或運用 徐放的被動特定目標藥物而出現了新的開始 3 癌細胞的特定目標療法-內包藥 物的高分子微脂 將內包阿霉素的高分子微脂之水溶液輸入移植了人類大腸癌細胞的老 鼠身上後，由於EPR效果而使得癌細胞內阿霉素堆積比在只是輸入阿 霉素的狀況下高出幾十倍，被卻認為具有高抗癌效果。 高分子微脂系統，對於cisplatin及其他難以溶於水性質的抗癌藥劑也 很容易適用，是使用性很高的系統。 本系統也研究基因治療材料，使得包住治療用蛋白質的基因能內包於 微脂當中，並能有效率的搬運至目標細胞內。 4 纳米技术与肿瘤诊治 2005级 唐 伟 导 师 赵宗保 2006.5.16 Seminar I 5 一 纳米技术概况 二 纳米技术在生物医学领域的应用 三 纳米技术在肿瘤诊治中的应用 四 总结与展望 主要内容 6 材料 电子 生活 一、纳米技术概况 纳米:1 nm=10-9 m 纳米技术：在1100 nm这一尺度范围内对原子、分子进行 操纵和加工的技术。 纳米技术的应用： 生物医学 7 纳米尺度的结构单元 研究对象在尺度上的匹配 大量的界面或自由表面 提高该系统的性能，节约成本 纳米单位之间存在相互作用 提高药物输送以及利用的效率 纳米材料的特点 8 对生物大分子的研究 分子马达 纳米机器人 光纤纳米传感器单细胞分析 二 、纳米技术在生物医学中的应用 9 分子马达 二 、纳米技术在生物医学中的应用 生物大分子研究 纳米机器人 10 三 、纳米技术在肿瘤早期诊断中的应用 v 微小探针技术 v 纳米生物细胞分离技术 v 纳米细胞检疫器:纳米秤 v 纳米激光 陈汝福，陈积圣.纳米技术在肿瘤诊断与治疗中的应用. 癌症. 23, 12 (2004): 1714-1716 11 Tuan和其同事研制的纳米探针，探测单个活细胞的纳米传感器,当它插入 活细胞时，可探知会导致肿瘤的早期DNA的损伤。 直径50纳米，外面包 银的光纤，尖部贴有 可识别和结合BPT的 单克隆抗体 微小探针技术 细胞浸入含有苯并吡(BaP)的液体中 苯并吡(BaP)与细胞DNA的代谢生成BPT 激发抗体和BPT生荧光 光探测器接收 探测早期DNA的损伤 Kasili PM, Vo-Dinh T. J Nanosci Nanotechnol. 5,12(2005): 2057-62 三、纳米技术在肿瘤早期诊断中的应用 12 纳米生物细胞分离技术 密度梯度离心 制备SiO2 纳米微粒, 并将其表面包覆分子层 制取含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液 将纳米SiO2 包覆粒子均匀分散到其中 密度梯度离心 实现对体内早期肿瘤细胞的发现 对所需要的细胞进行分离 三、纳米技术在肿瘤早期诊断中的应用 13 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 纳米载药微粒 纳米基因载体 纳米无机材料 纳米疫苗 磁介导热疗 14 纳米载药微粒 尺度：直径10500 nm的固态胶体粒子 构造：药物通过溶解、包裹作用位于粒子内部, 或通过吸附、耦合作 用位于粒子表面 特点：长循环、缓释、靶向 纳米微粒 长循环 靶向、缓释 物理化学导向 生物导向 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 15 利用药物载体的磁性特点，在外加磁场的作用下，磁性纳 米载体将富集在病变部位，进行靶向给药。 纳米载药微粒：物理化学导向 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 16 PEG-FA包裹的磁性纳米材料及其与BT-20细胞的结合能力 Y Zhang, J Zhang. J Colloid Interf Sci, 283 (2005): 352357 修饰后的纳米磁性材料 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 17 荧光修饰的抗体进行识别和定位 利用抗体、细胞膜表面受体的专一性作用，将配位子结合在载体上，与目 标表面的抗原性识别器发生特异性结合，使药物能准确地作用于目的细胞。 纳米载药微粒：生物导向 X X He, X Lin, K Wang, W Tan. J Nanosci Nanotechol.1( 2004): 235-254 与抗体结合的纳米材料与肿瘤抗原的特异性结合 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 18 纳米基因载体 肿瘤的基因治疗：缺乏靶向性强、转染效率高的基 因载体，临床效果不是很理想 纳米基因载体：缓释药物、靶向输送、保护核苷酸 、毒性小 脂质体基因载体 树状多聚体的基因载体 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 19 表面正电荷与核苷酸发生静电作用，形成纳米载体与质粒DNA的复合 物。通过其表面阳离子与细胞膜上的糖蛋白及磷脂相互作用进入细胞质， 实现基因治疗。 纳米阳离子脂质体 纳米基因载体 1: 纳米脂质体基因载体 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 20 Andrew R. Reynolds, S. Trends Mol Med. 9 (2003 ): 2-4 以av3 整合蛋白为靶向的基因纳米材 料(a): av 3-NP/RAF(-)表达的ATPu -RAF与av3整合蛋白结合;(b):内皮 细胞凋亡(c): 肿瘤细胞饥饿死亡. 纳米脂质体基因载体 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 21 美国密西根州大学James等研制的对聚酰胺-胺型 (PAMAM)树突状聚 合物。装载了DNA的树突状聚合体注入组织，内吞作用的方式进入细胞， DNA分子释放出来，实现基因的整合。 Eichman JD, James R.Baker. et al. Pharm Sci Techonol Today. 3 (2000): 232-245 纳米基因载体 2:树突状物的多聚体 PAMAM 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 22 磁介导热疗 将纳米尺度的磁性颗粒定位于肿瘤组织，然后施 加一外部交变磁场，使材料因产生磁滞、驰豫或感应 涡流而被加热，这些热量再传递到材料周边的肿瘤组 织中，使肿瘤组织温度超过42，导致细胞的凋亡及 坏死，从而实现对肿瘤的治疗。 Morozp, Jones SK, Gray BN. Int J Hyperthermia, 18(2002): 42674284 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 23 磁介导热疗 1：磁性阳离子脂质体 Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda, et al. J.Biosci Bioeng.100,1 (2005): 1 11 阳离子脂质体 中性脂质体 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 24 磁介导热疗 2：抗体结合的磁性脂质体 Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda, et al. J.Biosci Bioeng. 100,1 (2005): 1 11 四、利用纳米技术进行肿瘤治疗 25 四、总结与展望 纳米生物技术在肿瘤的诊治研究有很大的进展 纳米生物技术在医学临床上的应用将会飞速发展： 肿瘤的靶向性治疗纳米技术，可望在15年内征服一部分恶 性肿瘤 纳米基因载体将推进基因治疗的临床应用 纳米生物材料作为人体内植入物还存在某些弊端 26 参考文献 1. 2. 陈汝福，陈积圣.纳米技术在肿瘤诊断与治疗中的应用. 癌症. 23, 12 (2004): 1714- 1716 3. Kasili PM, Vo-Dinh T. J Nanosci Nanotechnol. 5,12(2005): 2057-62 4. Y Zhang , J Zhang. J Colloid Interf Sci. 283 (2005): 352-357 5. X X He, X Lin, K Wang, W Tan. J Nanosci Nanotechol. 1( 2004): 235-254 6. Lilian E van Vlerken and Mansoor M Amiji. Expert Opin Drug Deliv. 3, 2(2006): 205-216 7. Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda, et al. J.Biosci Bioeng. 100,1 (2005): 1-11 8. X h Gao, Y y Cui, Richard M, Leland W K Chung. Nature Biotechnol. 22, 8 (2004): 969-976 9. Andrew R., Re