纳米材料与肿瘤靶向课件

靶向给药与纳米技术

报告人：侍海丽日期：2012-05-231CONTENTS前言纳米技术靶向给药基因治疗展望2前言在21世纪，癌症仍然是人类面临的重大健康问题，即使在发达国家，癌症占总死亡原因也高达20%，目前癌症的临床治疗主要是通过手术、放疗、化疗等方法。幸运的是，治愈癌症不是没有希望，纳米技术有望在这一方面取得突破．3纳米技术

纳米技术系指在1-1000纳米的尺度里，研究物质的电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。物质在纳米尺度下，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能的药物，称为纳米药物。

药物纳米载体是以纳米颗粒作为药物载体，将药物治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，在细胞摄取作用下进入细胞内，实现安全有效的靶向药物输送和基因治疗。5纳米药物优势

研究发现，纳米颗粒由于有足够小的纳米尺寸，从而能够从高通透性的肿瘤血管中渗出(EPR效应)，进入肿瘤组织，集中在肿瘤周围。纳米级药物载体可以进入毛细血管，在血液循环系统自由流动，还可穿过细胞，被组织与细胞以胞饮的方式吸收，提高生物利用率。通过纳米技术开发具有靶向性、多种功能的药物传输体系，有助于实现肿瘤的靶向治疗，并将毒副作用降低到较低的水平。6纳米药物的分类纳米乳剂

纳米脂质体纳米粒药物固体脂质纳米粒

纳米囊与纳米球磁性纳米药物温度敏感性、pH敏感性、光敏感性纳米药物免疫纳米药物7纳米药物尺度的优势8

靶向给药系统

(TargetingDrugDeliverySystem,TDDS)

药物特定靶向区域

选择性浓集定位于靶器官靶组织靶细胞细胞内载体局部或全身血液循环10靶向制剂理想的靶向制剂应具备的三大要素：定位浓集、控制释药、无毒可生物降解基本分类：1、被动靶向制剂：微粒吞噬（生理特征，RES效应）2、主动靶向制剂：表面修饰（单抗定位）3、物理化学靶向：磁性、热和pH敏感、栓塞性微球等12靶向机理被动靶向（Passivetargeting）主动靶向（Activetargeting）物理化学靶向（Physico-chemicaltargeting）

14被动靶向

即自然靶向：药物被载体通过正常生理过程运送至肝、脾、肺等器官。一般的微粒给药系统具有被动靶向性能。

微粒给药系统被动靶向机制:体内网状内皮系统(RES)中吞噬细胞,将一定大小的微粒作为异物而摄取,较大的微粒由于不能滤过毛细血管床,而被机械截留于某些部位。

15根据微粒大小自然分布：

粒径：>7um肺毛细血管机械截留<7um肝脾中单核巨噬细胞摄取100-200nm微粒被网状内皮系统巨噬细胞摄取到达肝枯否细胞(Kupffercel1)溶酶体中；50～100nm微粒进入肝实质细胞中<50nm透过肝脏内皮细胞/通过淋巴传递到脾和骨髓中

16巨噬细胞吞噬作用单核-巨噬细胞对微粒的吞噬作用决定于1.血浆中的某些特定蛋白----即调理素(opsonins)2.巨噬细胞上的有关受体

微粒通过吸附调理素，粘附在巨噬细胞的表面，然后内在的生化作用(内吞、融合)被巨噬细胞摄取。

17大分子和颗粒进入和排出细胞胞饮吞噬18脂质体（Liposomes）脂质体是将药物包封于类脂分子层形成的薄膜内所构成的超微球状囊泡这种具有类似生物膜双分子层结构的分子囊称脂质体（liposomes）20

脂质体的形成与结构

构成脂质体双层的封闭小室：

内部---中心水性空间（包含一定体积的水溶液）周围被脂质双层包围而独立外层---脂质双层形成的泡囊

lipidbilayeraqueousspace21脂质体是以磷脂、胆固醇等类脂质为膜材，具有类细胞膜结构，故作为药物的载体，能被单核吞噬细胞系统吞噬，增加药物对淋巴组织的指向性和靶组织的滞留性。

特点：①靶向性和淋巴定向性②

缓释性③

细胞亲和性与组织相容性④

降低药物毒性⑤

保护药物提高稳定性23脂质体使抗癌药物在靶区具有滞留性

由于肿瘤细胞中含有比正常细胞较高浓度的磷酸酶及酰酶、因此将抗癌药物包制成脂质体，不仅由于酶使药物容易释出，且可促使药物中肿瘤细胞部位特异地蓄积。因此，如将包封于脂质体的抗癌药物直接注入瘤体，能使局部有效的药物浓度维持较长的时间，利于杀癌细胞。24a：特异性载药脂质体；b：非特异性载药脂质体；c：在细胞质释放药物；d：吸附到细胞表面，破坏细胞膜组件，进入细胞内释放药物；e：与细胞膜进行脂质转换，释放药物；f：特异性与非特异性胞吞；g：胞吞后，通过内含体进入溶酶体释放药物；h：胞吞后，内含体破裂，释放药物脂质体与细胞的相互作用脂质体与细胞的相互作用TorchilinVP.Recentadvanceswithliposomesaspharmaceuticalcarriers[J].NatureReviewsDrugDiscovery,2005(4):145–60.26主动靶向

通过改变微粒在体内的自然分布而到达特定靶部位。也即避免巨噬细胞摄取，防止在肝内浓集。主动靶向制剂包括修饰的药物载体、前体药物与药物大分子复合物三大类制剂。27

修饰的药物载体作为“导弹”，将药物定向地运送到靶区浓集发挥药效。载体可以是受体的配体、单克隆抗体、对体内某些化学物质敏感的高分子物质等。28某些细胞表面有特异受体，可将对受体有强亲和力特异性配体与微粒表面结合，使微粒导向特定细胞，从而改变微粒的分布。这类配体包括：

---多糖、外源凝聚素和半抗原等。结合细胞特异性配体30例：叶酸受体介导主动靶向

大多数肿瘤细胞表面的叶酸受体数目和活性明显高于正常细胞.

叶酸：靶向肿瘤细胞的抗肿瘤药物的载体。31药物组成32作用机制33例：低密度脂蛋白(LDL)---抗癌药物靶向新载体

LDL是存在于哺乳动物血浆中的脂蛋白，LDL受体活性及数量在一些癌细胞中高出正常细胞20倍以上。可作为一种特异性受体载体及抗癌药物靶向新载体,将药物释放到靶细胞。特点：LDL是内源性脂蛋白,可避免在体循环中被迅速清除可克服一般载体靶向性差、不良反应大34单克隆抗体免疫微粒：结合单克隆抗体(MCAb)后，可使微粒对细胞表面的抗原决定簇有靶向作用。如用抗T淋巴细胞的MCAb共价结合到聚甲基丙烯酸酯纳米球上，再与血单核细胞温育，发现可与T淋巴细胞结合，所有对照组均为阴性。结合细胞特异性抗体35将活性药物衍生成药理惰性物质，在靶部位经降解成活性母体药物后发挥作用前药再生成母体药物的基本条件：靶部位有足够量的酶，能产生足够量活性物质前药能与药物受体充分接近产生的活性药物能在靶部位滞留前体药物36例：抗癌药前体药物：癌细胞比正常细胞含较高浓度的磷酸酯酶和酰胺酶---可将药物制成磷酸酯或酰胺类前药

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应用一些特殊的物理化学方法如温度、pH或磁场等外力作用将微粒导向特定部位。磁导向制剂热敏制剂PH敏感制剂栓塞制剂物理化学靶向38

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。磁导向39

优点：具有无创或微创、靶向性强、生物相容性好、治疗效果好。将纳米磁性材料的热效应与药物靶向传导控释相结合，局部升温后可提高癌变组织管壁通透性，增强药物的吸收。

应用：可用于疾病诊断和治疗中的多个环节，对癌症的早期诊断与治疗有着重要的意义磁性纳米材料应用前景40利用肿瘤间质液PH值比周围正常组织显著低的特点设计。采用PH敏感类脂为类脂质膜，在低PH环境中结构改变导致加速释药；如：N-十六酰-L-高半胱氨酸（PHC）

PH不同，该类脂存在两种平衡构型：

PH降低时，形成闭合的环式，破坏了脂质双分子层的稳定性，膜通透性增加，药物释放

PH敏感靶向制剂

41基因治疗肿瘤的基因治疗：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。

纳米颗粒基因载体是一种无毒、高效、能稳定转染的非病毒载体，将DNA、RNA等基因治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面，同时也在颗粒表面耦联特异性的靶向分子，如特异性配体、单克隆抗体等，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，在细胞摄取作用下进入细胞内，实现安全有效的靶向性基因治疗。42优点：缓释靶向输送保护核苷酸毒性小分类：脂质体基因载体树状多聚体的基因载体纳米基因载体43

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纳米技术----肿瘤治疗44以avβ3整合蛋白为靶向的基因纳米材料(a):avβ3-NP/RAF(-)表达的ATPu-RAF与avβ3整合蛋白结合;(b):内皮细胞凋亡(c):肿瘤细胞坏死.纳米脂质体基因载体纳米技术----肿瘤治疗45

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。

纳米基因载体2:树突状物的多聚体PAMAM纳米技术----肿瘤治疗46树枝状大分子是由重复增长反应合成而来的，高度支化且结构精确的分子。每一个重复循环反应增加一个支化层，叫做“代”。它包括主结构（内核，支化单元，外围基团）及微环境（空腔）。47树枝状大分子的结构特点：精确的分子结构；高度的几何对称性；外围大量的官能团；分子内存在空腔；分子量可控；分子本身具有纳米尺寸。树枝状大分子的性能特点：良好的溶解和混合分散性；黏度随分子量的增加出现最大值；单分散性48特殊的空腔结构有利于药物