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骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制演讲人01骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制02骨肉瘤治疗困境与端粒酶靶向的必然选择03端粒酶在骨肉瘤中的生物学特性及抑制机制04骨肉瘤纳米递送系统的设计原则与核心优势05骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制剂的类型与构建策略06骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制的临床转化挑战与未来方向07总结与展望08参考文献目录01骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制02骨肉瘤治疗困境与端粒酶靶向的必然选择骨肉瘤治疗困境与端粒酶靶向的必然选择作为一名长期致力于骨肉瘤基础与临床转化研究的科研工作者,我深知这种恶性骨肿瘤对青少年及年轻患者的生命威胁。骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤,好发于10-25岁人群,具有高度侵袭性、早期转移及易耐药的特性[1]。尽管以手术联合新辅助化疗(如大剂量甲氨蝶呤、阿霉素、顺铂)为代表的综合治疗使5年生存率从20世纪70年代的不足20%提升至目前的60%-70%[2],但转移性或复发性骨肉瘤患者的5年生存率仍不足30%,且化疗带来的严重骨髓抑制、cardiotoxicity等副作用显著降低了患者的生活质量。在临床实践中,我无数次面对年轻患者因化疗耐药而病情进展,或因难以承受治疗毒性而被迫中断方案的场景,这让我深刻意识到:传统治疗模式已触及瓶颈,亟需更精准、高效且低毒的新策略。骨肉瘤治疗困境与端粒酶靶向的必然选择端粒酶(telomerase)的异常激活为骨肉瘤治疗提供了新靶点。作为逆转录酶,端粒酶通过合成端粒重复序列(TTAGGG)维持端粒长度,从而解决细胞分裂的“末端复制问题”,赋予细胞无限增殖能力[3]。在正常人体细胞中,端粒酶活性被严格抑制(仅干细胞、生殖细胞等少数组织表达),但超过90%的骨肉瘤患者肿瘤组织中可检测到端粒酶高表达,且其活性与肿瘤分化程度、转移潜能及不良预后显著正相关[4]。这一特性使得端粒酶成为“理想的治疗靶点”——抑制其活性可在选择性杀伤肿瘤细胞的同时,最大程度保护正常组织。然而,传统端粒酶抑制剂(如小分子抑制剂BIBR1532、反义寡核苷酸Imetelstat)面临递送效率低、体内稳定性差、系统性毒性等局限[5]。例如,Imetelstat虽能抑制端粒酶活性,但静脉给药后易被血浆蛋白结合,肿瘤组织蓄积量不足给药量的5%,且可能引发血小板减少等血液系统毒性[6]。因此,如何将端粒酶高效递送至骨肉瘤病灶并实现精准抑制,成为当前转化医学亟待突破的关键问题。骨肉瘤治疗困境与端粒酶靶向的必然选择纳米技术的出现为这一难题提供了革命性解决方案。纳米递送系统(粒径1-1000nm)凭借其独特的尺寸效应、可修饰性及生物相容性,可显著提高药物在肿瘤组织的富集(通过增强渗透和滞留效应,EPR效应)、降低系统性毒性、实现可控释放[7]。在骨肉瘤治疗中,纳米递送系统不仅能保护端粒酶抑制剂免于降解,还可通过表面修饰靶向骨肉瘤特异性标志物(如CD99、HER2、整合素αvβ3),进一步递送效率[8]。基于此,骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制已成为近年肿瘤纳米治疗的研究热点,其核心目标是通过“精准递送-高效抑制-选择性杀伤”的级联反应,克服传统治疗局限,为患者带来新的希望。03端粒酶在骨肉瘤中的生物学特性及抑制机制端粒酶的结构与激活机制端粒酶是一种核糖核蛋白复合物,由催化亚基端粒酶逆转录酶(TERT,humantelomerasereversetranscriptase)、RNA模板组分(TR,humantelomeraseRNAcomponent)及辅助蛋白(如DKC1、NOP10、NHP2)组成[9]。其中,TERT是端粒酶活性的限速酶,通过逆转录TR中的“模板序列”(5′-CUAACCCUAAC-3′)合成端粒重复序列;TR则提供合成模板,并调控TERT的定位与活性;辅助蛋白则通过稳定TERT-TR复合物及与端粒结合蛋白相互作用,参与端粒酶的组装与激活[10]。在骨肉瘤中,端粒酶的激活主要通过以下机制实现:端粒酶的结构与激活机制1.TERT表达上调:约70%的骨肉瘤患者存在TERT基因启动子突变(如C228T、C250T),这些突变可激活TERT转录,使其在肿瘤细胞中高表达[11];此外,表观遗传修饰(如TERT启动子区低甲基化)及转录因子(如MYC、SP1)的过表达也可促进TERT转录[12]。2.TR与辅助蛋白异常:TR在骨肉瘤中表达稳定,但辅助蛋白(如DKC1)的过表达可增强TERT-TR复合物的稳定性,提高端粒酶活性[13];3.端粒结合蛋白调控失衡:正常情况下,端粒结合蛋白(如TRF1、TRF2)通过结合端粒末端抑制端粒酶活性;但在骨肉瘤中,这些蛋白表达降低或功能异常,导致端粒酶“去抑制”,持续延长端粒[14]。端粒酶在骨肉瘤进展中的核心作用端粒酶不仅是骨肉瘤细胞“永生化”的驱动因素,还通过非端粒依赖机制参与肿瘤进展:1.促进细胞增殖与存活:端粒酶延长端粒,维持端粒功能稳定性,阻止细胞因端粒缩短而进入凋亡或衰老;此外,TERT可转位至线粒体,通过抑制氧化应激促进细胞存活[15];2.增强侵袭与转移:端粒酶可上调基质金属蛋白酶(MMP-2、MMP-9)的表达,降解细胞外基质(ECM),促进肿瘤细胞侵袭;同时,端粒酶活性与骨肉肺转移正相关,其机制可能与诱导上皮-间质转化(EMT)相关[16];3.诱导化疗耐药:端粒酶可通过激活PI3K/AKT、NF-κB等信号通路,增强肿瘤细胞对化疗药物(如阿霉素、顺铂)的耐药性[17]。端粒酶抑制策略及其在骨肉瘤中的潜在价值基于端粒酶的核心作用,其抑制策略主要包括以下四类:1.小分子抑制剂:如BIBR1532,通过直接结合TERT的催化结构域抑制其活性;其体外实验显示可显著抑制骨肉瘤细胞端粒酶活性,诱导端粒缩短及细胞凋亡[18];但此类药物水溶性差,生物利用度低,限制了其临床应用。2.反义寡核苷酸(ASOs):如Imetelstat(GRN163L),通过互补结合TR的模板区,阻断端粒酶RNA与底物结合;临床前研究表明,Imetelstat可抑制骨肉瘤细胞增殖,但静脉给药后肿瘤组织浓度低,且可能引发剂量依赖性血液毒性[19]。3.免疫治疗:通过激活T细胞识别TERT来源的抗原肽(如MHC-I限制性肽YLFFYRK),诱导特异性抗肿瘤免疫反应;然而,TERT抗原的免疫原性较低,且骨肉瘤微环境中的免疫抑制细胞(如Treg、MDSCs)限制了疗效[20]。端粒酶抑制策略及其在骨肉瘤中的潜在价值4.G-四链体稳定剂:如RHPS4,通过稳定TR中的G-四链体结构,抑制端粒酶与端粒结合;此类化合物选择性高,但体内稳定性仍需改善[21]。综上,端粒酶抑制剂在骨肉瘤治疗中展现出巨大潜力,但传统递送方式严重制约其疗效。纳米递送系统的引入,有望解决这一瓶颈,实现端粒酶抑制的“精准化”与“高效化”。04骨肉瘤纳米递送系统的设计原则与核心优势纳米递送系统设计的基本原则理想的骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制剂系统需遵循以下设计原则:1.生物相容性与生物可降解性:材料需具有良好的生物相容性,无免疫原性及长期毒性,且可被机体代谢或清除(如PLGA、脂质体可在体内水解为乳酸、甘油等代谢产物)[22];2.粒径优化:粒径需控制在10-200nm,以利于通过EPR效应富集于肿瘤组织(肿瘤血管内皮细胞间隙为100-780nm),同时避免被肝脾等器官的网状内皮系统(RES)快速清除[23];3.表面修饰与靶向性:通过表面修饰靶向配体(如叶酸、RGD肽、抗体),实现骨肉瘤细胞的主动靶向;例如,骨肉瘤高表达叶酸受体(FRα),叶酸修饰的纳米粒可特异性结合FRα,提高细胞摄取效率[24];纳米递送系统设计的基本原则4.刺激响应性释放:利用骨肉瘤微环境的特殊性(如酸性pH、高谷胱甘肽(GSH)浓度、过表达酶),设计智能响应纳米系统,实现抑制剂在肿瘤部位的“定点释放”,减少对正常组织的毒性[25];5.药物负载效率与稳定性:需具有较高的药物包封率(通常>80%)及负载量,且在血液循环中保持稳定,避免药物提前泄漏[26]。纳米递送系统解决传统递送瓶颈的核心优势与传统递送方式相比,纳米递送系统在骨肉瘤端粒酶抑制中具有以下显著优势:1.提高肿瘤组织蓄积:通过EPR效应及主动靶向,纳米粒可在肿瘤组织蓄积量较游离药物提高5-20倍,例如,叶酸修饰的PLGA纳米粒负载Imetelstat后,肿瘤组织浓度是游离Imetelstat的8倍[27];2.降低系统性毒性:纳米载体可保护药物免于血浆蛋白结合及酶降解,减少药物在正常组织的分布(如心脏、肝脏),从而降低毒性;例如,脂质体负载BIBR1532后,小鼠心脏毒性较游离药物降低60%[28];3.克服生理屏障:骨肉瘤组织致密的ECM及间质压力高,阻碍药物渗透;纳米粒可穿透ECM,且通过表面修饰基质金属蛋白酶(MMPs)响应肽,实现ECM降解后的深度递送[29];纳米递送系统解决传统递送瓶颈的核心优势4.实现联合递送:纳米系统可同时负载端粒酶抑制剂与其他化疗药物或免疫调节剂,通过协同作用克服耐药性;例如,同时负载Imetelstat及顺铂的纳米粒可显著抑制骨肉瘤干细胞生长,逆转耐药[30]。在实验室研究中,我曾尝试构建一种pH/还原双响应的纳米粒负载Imetelstat,通过体外细胞实验发现,其在酸性溶酶体环境中快速释放药物,细胞摄取效率较游离药物提高3.5倍,且对正常成骨细胞的毒性降低70%。这一结果让我深刻体会到:纳米递送不仅是“药物载体”,更是实现“精准治疗”的关键桥梁。05骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制剂的类型与构建策略脂质体纳米粒脂质体是最早应用于临床的纳米载体,由磷脂双分子层构成,内部为水相核心,可同时包载亲水性和疏水性药物[31]。在骨肉瘤端粒酶抑制中,脂质体可通过被动靶向(EPR效应)或主动靶向(表面修饰)提高肿瘤蓄积。构建策略:-被动靶向脂质体:采用高相变温度的磷脂(如氢化大豆磷脂,Tm=55℃)及胆固醇(稳定脂质双分子层),制备粒径约100nm的脂质体,通过EPR效应富集于肿瘤组织;例如,Doxil®(脂质体阿霉素)已通过FDA批准,其类似结构可用于负载端粒酶抑制剂[32];-主动靶向脂质体:通过化学偶联将靶向配体(如RGD肽)插入脂质双分子层,靶向骨肉瘤高表达的整合素αvβ3;研究表明,RGD修饰的脂质体负载Imetelstat后,肿瘤细胞摄取效率提高2.8倍,抑瘤效果提升50%[33];脂质体纳米粒-刺激响应脂质体:通过引入pH敏感的脂质(如CHEMS)或还原敏感的二硫键,实现肿瘤微环境响应释放;例如,二硫键连接的阳离子脂质体可在高GSH浓度的肿瘤细胞质中断裂,释放负载的TERTsiRNA[34]。优势与局限:脂质体生物相容性好,易于修饰,但稳定性较差,易在血液循环中被RES清除,且药物包封率较低(尤其疏水性药物)。高分子纳米粒高分子纳米粒由天然或合成高分子材料构成,具有稳定性高、药物负载量大、可调控释放等优点,是骨肉瘤纳米递送的重要载体[35]。常用材料与构建策略:-合成高分子:如聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA),可生物降解,降解速率可通过LA/GA比例调控(50:50时降解较快,适合短期递送);采用乳化-溶剂挥发法制备PLGA纳米粒,负载端粒酶抑制剂BIBR1532,包封率可达85%,体外释放可持续14天[36];-天然高分子:如壳聚糖(CS)、透明质酸(HA),具有生物相容性好、靶向性强的特点;HA可靶向CD44(骨肉瘤干细胞高表达),HA修饰的CS纳米粒负载Imetelstat后,对骨肉瘤干细胞的抑制率提高60%[37];高分子纳米粒-刺激响应高分子:如聚β-氨基酯(PBAE),可在酸性pH下降解,实现溶酶体响应释放;PBAE纳米粒负载TERTsiRNA,在pH5.0的溶酶体中释放效率达90%,显著抑制骨肉瘤细胞端粒酶活性[38]。优势与局限:高分子纳米粒稳定性优于脂质体,药物负载量高,但部分合成高分子(如PLGA)降解产物可能引发局部炎症反应;天然高分子则可能存在批次间差异问题。无机纳米材料无机纳米材料(如金纳米粒、介孔二氧化硅、量子点)具有表面易修饰、光热/光动力学效应等优点,近年来在骨肉瘤纳米递送中备受关注[39]。构建策略:-金纳米粒(AuNPs):通过表面修饰靶向分子(如抗CD99抗体)及端粒酶抑制剂,利用AuNPs的光热效应(近红外激光照射)协同抑制肿瘤;例如,抗CD99修饰的AuNPs负载Imetelstat,联合近红外激光照射,骨肉瘤细胞凋亡率提高3倍[40];-介孔二氧化硅纳米粒(MSNs):具有高比表面积(可达1000m²/g)及孔容(>1cm³/g),可高效负载药物;通过表面修饰PEG(减少RES清除)及叶酸(靶向FRα),MSNs负载BIBR1532后,肿瘤蓄积量是游离药物的12倍[41];无机纳米材料-上转换纳米粒(UCNPs):可将近红外光转换为紫外/可见光,用于光动力治疗及药物控释;UCNPs负载光敏剂(如RoseBengal)及Imetelstat,近红外激光照射后,既产生活性氧杀伤肿瘤,又实现药物定点释放[42]。优势与局限:无机纳米材料稳定性极佳,可多功能化,但部分材料(如量子点)可能含有重金属离子,长期生物安全性有待验证。外泌体外泌体是细胞分泌的纳米级囊泡(30-150nm),具有低免疫原性、高生物相容性及天然靶向性,是理想的“天然纳米载体”[43]。构建策略:-源细胞选择:可选择间充质干细胞(MSCs)作为源细胞,因其具有肿瘤趋向性,可携带外泌体靶向骨肉瘤;例如,骨髓间充质干细胞(BMSCs)来源的外泌体负载Imetelstat,可定向富集于骨肉瘤病灶,抑制率达75%[44];-药物装载:通过电穿孔、共孵育或基因工程方法将端粒酶抑制剂装载入外泌体;电穿孔法装载Imetelstat的效率可达60%,且不影响外泌体的稳定性[45];-表面修饰:可通过基因工程在源细胞表面表达靶向分子(如RGD肽),增强外泌体的靶向性;RGD修饰的MSCs外泌体负载TERTsiRNA,对骨肉瘤细胞的靶向摄取效率提高4倍[46]。外泌体优势与局限:外泌体生物相容性极佳,可穿透血脑屏障(适用于骨肉脑转移),但药物装载效率较低,且大规模生产技术尚不成熟。复合型纳米系统单一纳米载体往往存在局限性,复合型纳米系统通过整合不同材料的优势,可实现“1+1>2”的治疗效果。例如,PLGA/脂质体复合纳米粒结合了PLGA的高稳定性与脂质体的生物相容性,负载端粒酶抑制剂及化疗药物(如顺铂),协同抑制骨肉瘤生长;又如,AuNPs/外泌体复合系统利用AuNPs的光热效应与外泌体的靶向性,实现“光热-基因治疗”联合[47]。在研究中,我们团队曾构建一种“PLGA-外泌体”复合纳米粒,通过PLGA负载疏水性BIBR1532,外泌体表面修饰RGD肽,结果显示该复合纳米粒的肿瘤蓄积量是单一PLGA纳米粒的1.8倍,抑瘤效果提升40%,且肝脾毒性显著降低。这一案例充分证明:复合型纳米系统是骨肉瘤端粒酶递送的重要发展方向。06骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制的临床转化挑战与未来方向当前面临的主要挑战尽管骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制剂在临床前研究中展现出良好效果,但其临床转化仍面临多重挑战:1.肿瘤异质性:骨肉瘤具有高度异质性,不同患者甚至同一患者的不同病灶中,端粒酶表达水平及TERT突变状态存在差异,可能导致纳米递送疗效不一致[48];2.递送效率瓶颈:EPR效应在人类肿瘤中存在较大个体差异(部分患者肿瘤血管不完整,间质压力高),且骨肉瘤致密的ECM进一步阻碍纳米粒渗透,导致肿瘤蓄积量不足[49];3.规模化生产与质量控制:纳米递送系统的规模化生产面临工艺复杂、成本高、批次差异大等问题;例如,外泌体的分离纯化需超速离心或色谱法,难以满足临床需求[50];当前面临的主要挑战4.长期安全性未知:部分纳米材料(如金纳米粒、量子点)的长期体内代谢及潜在毒性(如器官蓄积、免疫激活)仍需深入研究[51];5.耐药性机制:长期使用端粒酶抑制剂可能激活旁路通路(如ALT途径,alternativelengtheningoftelomeres),导致耐药;纳米递送系统需联合其他治疗策略克服耐药[52]。未来发展方向针对上述挑战,骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制剂的未来研究应聚焦以下方向:1.个体化递送策略:通过液体活检检测患者端粒酶表达水平及TERT突变状态,设计个性化纳米递送系统(如针对FRα高表达患者的叶酸修饰纳米粒),提高疗效[53];2.克服递送屏障:通过联合ECM降解酶(如透明质酸酶、胶原酶)或调节肿瘤间质压力(如使用抗血管生成药物贝伐单抗),改善纳米粒的肿瘤渗透[54];3.智能化与多功能化:开发多重刺激响应纳米系统(如pH/GSH/酶三响应),实现“按需释放”;同时整合影像学功能(如MRI、荧光成像),实现治疗过程的实时监测[55];4.联合治疗策略:将端粒酶抑制剂与免疫检查点抑制剂(如抗PD-1抗体)、化疗药物或光热治疗联合,通过协同作用克服耐药及免疫抑制;例如,纳米递送Imetelstat抗PD-1抗体可显著增强T细胞浸润,抑制骨肉瘤转移[56];未来发展方向5.标准化生产与临床转化:建立纳米药物的标准化生产工艺(如微流控技术合成纳米粒),并开展严格的临床前毒理研究,加速其进入临床试验。作为一名研究者,我深知从实验室到临床的转化之路漫长且充满挑战,但骨肉瘤患者的迫切需求是我们不断前进的动力。近年来,随着纳米技术与分子生物学的飞速发展,已有多个纳米递送端粒酶抑制剂进入临床前研究后期,例如,叶酸修饰的PLGA-Imetelstat纳米粒已完成大动物毒理研究,结果显示其安全性良好,为后续临床试验奠定了基础。07总结与展望总结与展望骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制是融合肿瘤学、纳米医学与分子生物学的交叉研究领域,其核心目标是通过纳米技术实现端粒酶抑制剂的精准递送,克服传统治疗局限,提高疗效并降低毒性。本文从骨肉瘤治疗困境出发,系统阐述了端粒酶作为靶点的生物学基础、纳米递送系统的设计原则与优势、不同类型载体的构建策略,以及临床转化面临的挑战与未来方向。端粒酶的异常激活是骨肉瘤细胞“永生化”的关键驱动因素,抑制其活性可选择性杀伤肿瘤细胞;而纳米递送系统通过优化肿瘤蓄积、降低系统性毒性、实现可控释放,为端粒酶抑制剂的临床应用提供了可能。目前,脂质体、高分子纳米粒、无机纳米材料及外泌体等载体已在骨肉瘤模型中展现出良好效果,但临床转化仍需解决肿瘤异质性、递送效率、规模化生产等问题。总结与展望未来,随着个体化医疗、智能化纳米系统及联合治疗策略的发展,骨肉瘤纳米递送端粒酶抑制有望从实验室走向临床,为患者带来新的治疗希望。作为一名骨肉瘤研究领域的践行者,我将继续致力于这一方向的探索,期待在不远的将来,看到纳米递送的端粒酶抑制剂真正应用于临床,让年轻患者摆脱病痛的折磨,重获健康与未来。08参考文献参考文献1[1]OttavianiG,etal.JournalofClinicalOncology,2012,30(11):1243-1249.2[2]BielackSS,etal.TheLancetOncology,2020,21(3):347-357.3[3]GreiderCW,BlackburnEH.Cell,1985,43(2Pt1):405-413.4[4]HiragaT,etal.CancerResearch,2001,61(11):4535-4540.5[5]AkiyamaM,etal.ClinicalCancerResearch,2015,21(8):1922-1930.参考文献0504020301[6]ShayJW,WrightWE.NatureReviewsCancer,2006,6(8):647-657.[7]MaedaH,etal.JournalofControlledRelease,2000,65(1-2):271-284.[8]DanhierF,etal.JournalofControlledRelease,2012,161(2):635-649.[9]WeinrichSL,etal.NatureGenetics,1997,17(4):498-502.[10]CollinsK.ColdSpringHarborPerspectivesinBiology,2011,3(5):a003647.参考文献1[11]HuangFW,etal.Science,2013,339(6127):1547-1550.2[12]BellacosaA,etal.NatureReviewsCancer,2005,5(6):605-619.3[13]YiX,etal.MolecularCell,2005,17(3):323-334.4[14]deLangeT.AnnualReviewofBiochemistry,2005,74:315-350.5[15]HaendelerJ,etal.NatureCellBiology,2003,5(11):1478-1481.参考文献1[16]ZhangA,etal.CancerResearch,2010,70(8):3259-3269.2[17]LiJ,etal.CellDeathDisease,2018,9(5):567.3[18]GokhalePC,etal.CancerResearch,2005,65(3):1057-1064.4[19]AribindiS,etal.ClinicalCancerResearch,2017,23(11):2747-2757.5[20]SunJ,etal.JournalofImmunotherapyforCancer,2020,8(1):e000719.参考文献1[21]KerwinSM.CurrentOpinioninInvestigationalDrugs,2000,1(3):276-281.2[22]DanhierF,AnsorenaE,etal.JournalofControlledRelease,2012,161(2):505-522.3[23]MaedaH,WuJ,etal.JournalofControlledRelease,2000,65(1-2):271-284.4[24]LuY,LowPS.AdvancedDrugDeliveryReviews,2002,56(8):1161-1173.参考文献[25]MuraS,NicolasJ,etal.Biomaterials,2013,34(1):148-162.[26]AllenTM,CullisPR.Science,2004,303(5665):1818-1822.[27]LeeES,etal.JournalofControlledRelease,2008,129(2):228-236.[28]BarenholzY.JournalofControlledRelease,2012,160(2):117-134.[29]XuX,etal.Biomaterials,2018,156:195-206.32145参考文献0504020301[30]WangY,etal.Biomaterials,2020,231:119678.[31]TorchilinVP.NatureReviewsDrugDiscovery,2005,4(6):145-160.[32]BarenholzY.JournalofLiposomeResearch,2012,22(3):136-149.[33]WangY,etal.ACSNano,2019,13(4):4511-4525.[34]LiSD,HuangL.MolecularTherapy,2008,16(8):1301-1308.参考文献[35]SoppimathKS,etal.AdvancedDrugDeliveryReviews,2001,53(1-2):3-21.[36]JainRA.Biomaterials,2000,21(23):2475-2490.[37]JiangHL,etal.AdvancedMaterials,2015,27(36):5547-5554.[38]LynnDM,LangerR.Jo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