纳米药物开发与应用

纳米新药开发与应用

田卫群武汉大学基础医学院生物医学工程系

内容提要纳米药物的定义与分类纳米药物的优势纳米技术在药物传递控制释放方面的优势研究案例1-抗肿瘤药物载药纳米微球的制备与表征应用实例研究案例2-量子点及其应用

Introduction

现代医学无法攻克的疑难杂症有癌症、心脏病、艾滋病、糖尿病、老年痴呆症与中风等。未来希望可运用纳米科技包括纳米机器人、纳米药物、生物芯片、纳米显微镜等应用于医学，可帮助人类成功克服上述疾病，延长人类寿命。

主编徐辉碧

纳米药物的定义纳米药物是指以纳米级高分子纳米粒(nano-particles，NP)、纳米球(nano-spheres，NS)、纳米囊(nano-capsules，NC)等为载体，与药物以一定方式结合在一起后制成的药物，其粒径可能超过100nm，但通常应小于500nm。纳米药物也可以是直接将原料药物加工制成的纳米粒。

纳米粒在药剂学中的分类药剂学中将纳米粒分成纳米载体与纳米药物，其尺寸界定于1～1000nm之间。纳米载体系指溶解或分散有药物的各种纳米粒，而纳米药物则是指直接将原料药物加工成纳米粒。理想的纳米粒子应具有：(1)具有较高的载药量>30%。具有较高的包封率>80%。

(2)制备与方法简便，容易中试放大，工业化生产。

(3)载体材料可生物降解，无毒性。

(4)具有适当粒径与粒形。

(5)具有较长的体内循环控释时间。

纳米药物的优势可进入毛细血管，在血液循环系统自由流动。经特殊加工后可制成靶向定位系统。可改善疗效及降低副作用，减少患者服药次数。可消除特殊生物屏障对药物作用的限制。纳米粒可将药物送到特定的目标，包括一般药物不容易抵达之处。TargetedDrugDelivery

AdvantagesofNanotechnologyNanotechnologyisbettersuitedfordrugtargetingofindividualtissues.Cellsandcellularreceptorsandhence,moresuitableforgeneandvaccinedelivery.Itmayalsobehelpfulindesigningnanoporousmembranesforcontrolled-deliverydrugdevices.

AdvantagesofNanotechnologyNanoscalepowdersofantiasthmaandanalgesicdrugsarequicklyabsorbedinthehumanbodyincomparisontothetraditionaldrugdeliverysystems.Nanotechnologyisparticularlyusefulincaseofdrugswithnarrowtherapeuticindices.研究案例1抗肿瘤药物[ImH][RuCl4-(DMSO)(Im)]（NAMI-A）聚乳酸羟基乙酸（PLGA）载药纳米微球制备与表征选题背景恶性肿瘤具有极高的致死率，目前治疗癌症的主要方法为手术、放疗和化疗，而化疗在肿瘤的治疗中显得日益重要。临床使用的抗肿瘤药物多为核苷类，有较强的毒副作用，且长期使用容易使肿瘤细胞产生抗药性。故非核苷类抗肿瘤药物成为目前及今后的研究重点。许多金属元素在生命体系中起着关键作用，使用金属离子及其配合物作为抗肿瘤药物研究的一个重要方向。1969年发现顺铂具有抗肿瘤活性，对多种癌症都具有显著的药效。但大剂量的使用顺铂具有较大的毒副作用。研究目的和意义近年来，非铂类金属抗肿瘤药物的研究得到了很大的发展。国际上普遍认为，钌配合物将成为最有前途的抗肿瘤药物之一。钌的配合物具有高选择性、低毒副性的特点，且容易吸收并在体内很快排泄。研究目的和意义钌的系列配合物中，

NAMI-A最受关注。NAMI-A对肿瘤细胞的选择性来源于咪唑配体，穿透性来自于DMSO。

图1NAMI-A结构简图研究目的和意义NAMI-A极易水解，难以在一定的湿度和温度下长期保存。载药纳米微球不易水解，在一定的环境下可以长期保存。

研究目的和意义纳米药物是医药研究领域的新热点。载药纳米微球具有颗粒度小、比表面大、低毒、高效、缓释、长效等特性。释放后的高分子载体无毒、不会长期积累在体内、副作用小。研究内容合成具有抗肿瘤活性的药物NAMI-A，并对其进行初步表征分析。通过双乳化法，以聚合物PLGA为载体，胆酸钠为乳化剂，将合成的NAMI-A药物制备成纳米微球。表征分析部分结果

一、紫外光谱图图2NAMI-A紫外光谱图图3纳米微球紫外光谱图

二、红外光谱图4NAMI-A药物的红外光谱图吸收峰：3346、3136、1579、1414、1312、1064和771cm-1

二、红外光谱图5NAMI-A纳米微球红外光谱图药物吸收峰：3424，1580，1398，1298，1088和669cm-1

PLGA吸收峰：3326，2400，1750，1100cm-1

三、粒度分析——高速机械搅拌图6纳米微球粒度分析图

平均粒径：155.9μm

三、粒度分析——超声乳化1min图7纳米微球粒度分析图

平均粒径：23.8μm

表征部分

三、粒度分析——超声乳化5min

图6NAMI-A纳米微球粒度分析图平均粒径：133nm

应用实例：医用纳米材料

细微而分散的药物，可加速药效释放并降低剂量。分散度高并有良好弹性的生物相容性材料在开发制备新型人工关节替代物方面具有奇特优势，这些通常是混入纳米颗粒的陶瓷材料。纳米晶胶原基骨材料纳米骨材料把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填充的纳米骨材料，最后会降解消失我国第一项纳米医药产品骨缺损部能完全被新生骨取代。

纳米颗粒分散及涂覆主要应用于化妆品及药品。液状分散的配方被广泛用于局部涂覆于人体的表皮，因为它们比传统的涂覆吸收速度快而且完全。

应用实例：药剂方面的应用美容美发护理剂疾病检测指示剂抗菌剂纳米矿物中药纳米导向剂

美容美发护理剂纳米氧化锌粉末无毒、无味、对皮肤无刺激性；分解、不变质、热稳定性好；为白色，可以简单地着色；

疾病检测指示剂纳米粒子微细结构使其对环境中的化学或物指针的变化极为敏感，因此可对人体内的病原体作出早预测。

抗菌剂纳米氧化锌粉末在阳光下，尤其在紫外线的照射下，在水和空气中能自行分解出自由移动的带负电的电子（e-）,同时留下带正电的空穴（h+）。

纳米矿物中药研究表明，矿物中药制成纳米粉末后，药效大幅度提高，并具有高吸收率、剂量小的特点。利用纳米粉末的强渗透性将矿物中药制成贴剂或含服剂，避开胃肠吸收时体液环境与药物反应引起不良反应或造成吸收不稳定。

纳米导向剂将以纳米磁性颗粒为载体的药物注入人体后，药物在外磁场的作用下会聚集于体内的局部，从而可在对人体的整体副作用很小的情况下对病理位置进行高浓度的药物治疗。

应用实例：医疗系统的应用

利用纳米材料制造微型的机器人或纳米级的半导体材料。纳米机器人DNA感应器纳米彩虹标签

纳米机器人

“纳米蜘蛛”机器人的大小仅有4纳米，比人类头发直径的十万分之一还小。该机器人的发明是对几年前“蜘蛛分子”机器人的改进与升级，其功能更加强大。科学家们已经研发出这种机器人的生产线，希望未来能大量生产，并期望此机器人利用于医疗事业，以帮助人类识别并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的。

纳米机器人消灭癌细胞虚拟图研究案例2量子点—纳米彩虹标签

纳米量子点是一种崭新的材料。具有荧光标定特性，目前广泛地应用于各种临床前生医检测、细胞