纳米生物技术课件

1、多次给药，浓度水平不稳定多次给药，浓度水平不稳定一次给药维持稳定药物水平一次给药维持稳定药物水平药物药物 游离药物半衰期短游离药物半衰期短靶向后增加到达病灶部位药物比例靶向后增加到达病灶部位药物比例控释控释靶向靶向纳米药物制剂OOOOOOPOOHNHCO PEGTat+CH3ONNNHSOONHCOAPRPGPEG+_OOPOOTat+_OOPOOTat+_OOPOOTat+_OOPOOTat+_OOPOOTat+_OOPOOTatSDAPRPG_+SDAPRPG_+SDAPRPG_+SDAPRPG_+SDAPRPG_+SDAPRPG_+物理偶联抗肿瘤药物复合OOOOOOPOOHNHCO PE

2、GTat_APRPGPEGSD+二硬脂酰卵磷脂二硬脂酰卵磷脂（ DSPE ） 靶向肿瘤血管配体：靶向肿瘤血管配体：APRPG缓控释智能开关缓控释智能开关：pH敏感性碘胺二甲氧嘧啶敏感性碘胺二甲氧嘧啶(SD)细胞膜穿透肽细胞膜穿透肽Tat抗肿瘤药物抗肿瘤药物抗肿瘤药物磷脂复合物纳米粒抗肿瘤药物磷脂复合物纳米粒磷脂的改性及功能化2. 靶向基团的引入3. 抗肿瘤药物磷脂复合物纳米粒的制备纳米基因载体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 表面正电荷与核苷酸发生静电作

3、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 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，D

4、NA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磁介导热疗磁介导热疗 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 磁介

5、导热疗磁介导热疗 1 1：磁性阳离子脂质体：磁性阳离子脂质体 Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda, et al. J.Biosci Bioeng.100,1 (2005): 111阳离子脂质体 中性脂质体磁介导热疗磁介导热疗 2 2：抗体结合的磁性脂质体：抗体结合的磁性脂质体 Akira Ito, Masashige Shinkai, Hiroyuki Honda, et al. J.Biosci Bioeng. 100,1 (2005): 111四、利用纳米技术进行肿瘤治疗四、利用纳米技术进行肿瘤治疗肿瘤组织生理特性EPR效应(enhan

6、ced permeability and retention effect)大多数实体瘤的病理生理特征与正常组织器官相比有显著不同。表现为肿瘤血管生长迅速，外膜细胞缺乏，基底膜变形，淋巴管道回流系统缺损，大量血管渗透性调节剂(缓激肽、血管内皮生长因子，一氧化氮、前列腺素和基质金属蛋白酶等)的生成。这些生理性变化有利于迅速增长的肿瘤组织获取大量营养物质和氧气。同时这也导致了肿瘤血管渗透性的增加，进而产生了EPR效应。它是指大分子药物、药物载体如脂质体等可以穿透肿瘤缺损的血管内皮细胞进入肿瘤组织，并由于清除障碍而高浓度长时间蓄积在肿瘤组织中，有的可长达100h。研究发现相对低分子质量的物质不能长时

7、间蓄积在肿瘤组织中，因为它们可以以扩散的方式返回到循环体系中。一般认为大于501000的分子或与其相当的粒子有明显的EPR效应。 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：物理化学导向纳米载药微粒：物理化学导向纳米载药微粒纳米载药微粒 尺度：尺度：直径10500 nm的固态胶体粒子构造构造：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：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

8、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：纳米载药微粒：生物导向生物导向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抗癌药物装载抗癌药物装载纳米药物载体靶向分子偶联靶向分子偶联（分子靶向）（分子靶向）控制释放结构控制释放结构EPR效应（被动靶向）磁靶向（物理靶向）AA98抗体靶向与治疗抗体靶向与治疗 抗体抗体 肿瘤肿瘤 抑瘤率抑瘤率 AA98 hepatocarcinoma 70.5 % Leiomyosarcoma 49.8

9、% Pancreatic cancer 48.7%131I-AA98 Pancreatic cancer 86.2%自主创新的抗肿瘤血管抗体自主创新的抗肿瘤血管抗体AA98磁性空心球包裹IL-12连接抗体BVE-1（nano-IL12-MCAB)靶向肿瘤区血管vnano-IL12-MCAB血管断血、断营养肿瘤细胞坏死于于PBS液中液中2天后天后PEG-PLGA纳米粒纳米粒PEG-PLGA纳米粒纳米粒长循环纳米粒（也称为隐形纳米粒）人体内起防御功能的网状内皮吞噬系统对外来异物的识别能力很强巨噬细胞消除外来粒子的一个重要机制是通过识别结合于微粒上的免疫球蛋白（IgG）和Fc段和补体来吞噬抗体结合的

10、微粒血浆中的多种成分如血浆蛋白等可以吸附到纳米粒表面，这就是调理过程而巨噬细胞上存在这些血浆成分的受体药物在血中循环时间短，到达不了靶器官，不能产生长效缓释作用极性微粒不易被吞噬，Zeta 电位越高吞噬越少。表面双亲性或亲水性的微粒在血中循环时间长。采用亲水性材料对纳米粒进行表面修饰，可提高其表面亲水性、增大空间位阻及调整Zeta 电位，延长纳米粒在体内的循环时间。长循环纳米粒的的表面修饰有共价偶联和表面吸附和生物模拟。共价偶联 将PEG等亲水性聚合物通过酯键共价连接到纳米粒载体上，可得到较稳定的包衣层表面吸附 通过物理吸附的原理，将某些表面活性剂吸附到纳米粒的表面也可达到长循环的目的本法主要

11、采用非离子型聚氧乙烯类表面活性剂，最常用的是泊洛沙姆及其乙二胺衍生物机制：不带电荷，亲水性的表面包衣层具有立体排阻作用，有效阻断了巨噬细胞对纳米粒的吞噬作用亲水性包衣能有效减少纳米粒对血中成分的吸附以减少粘附，降低血浆蛋白的调理作用。生物模拟 由于补体系统在RES吞噬异物时发挥重要作用,因此通过模拟细胞和病原体来减少或抑制补体系统的活性,可以避免吞噬。将神经节苷脂(GM1)加入到脂质体的膜中,它就具有了长循环特性。肝素能在不同阶段抑制补体系统的活性,将它共价连接到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米粒上,发现其半衰期为5,在血中可停留长达72,而PMMA纳米粒的半衰期只有3min。血浆补体在高温下失活,可将纳米粒用血浆包衣后,在静注前,56处理30min,可延长微粒的血中循环时间。多肽糖和环糊精表面修饰表面包裹多聚糖类物质的纳米粒也能免于被MPS摄取。PLA和聚赖氨酸接枝多聚糖纳米粒