纳米医学与肿瘤治疗发展的前景及问题

纳米医学与肿瘤治疗发展的前景及问题

李澜庆 ,汤建新

湖南工业大学 生命科学与化学学院 株洲 412007

摘要：化疗是肿瘤治疗的重要手段之一。随着人们对癌症发生发展过程了解的越来越深刻,化学治疗也不断地向个人化肿瘤特异性医疗方面演变。而目前纳米粒子在癌症个人化医疗方面也有着巨大的前景。根据目前纳米粒子的重要发展趋势,阐述了目前纳米粒子在癌症个人化医疗上的开发现状和前景;根据我院的现实临床使用经验,阐述了纳米粒子在目前的现实临床使用状况。论文试图透过阐述有关纳米颗粒用作化疗药物载体的近期研究进展和目前的临床使用状况,结论纳米颗粒在癌症防治中的重要应用,并预测了其在未来可能的增长。

关键词：纳米医学；肿瘤治疗；医学治疗

引言

恶性肿瘤已经严重的危及到了人们的身体健康,它将是新世纪人体的头号杀手。尽管目前的检查方法和诊断技术都已获得了明显的进步,但是恶性的发病率和死亡率还是居高不下。因此化疗仍然是对癌症诊断的主要方法,同时也是手术与放疗的最有效辅助诊断方式。

一、目前我国治疗手段医疗

目前的化疗药品普遍都无法识别正常人细菌和恶性细菌,没有特异性,毒副反应过大,严重危害了病人的生命质量和医疗效率。经过近年来对关于肿瘤发生与进展的分子机理的研究,对癌细胞的某些特征(比如侵袭转移活力、血栓形成能力增强特点、不断的生长信号、免疫损伤逃逸能力以及高能量代谢重排能力等的进一步了解,人们现已研制出了部分针对关键分子的靶向药,以便于使化疗更具备生物特异性。不过,单纯提高对靶标细菌的特异性并不能充分提高恶性癌症的治疗有效性。因为一方面由于新药在体内受新陈代谢的干扰,其有效浓度的通常保持在许多时间内无法充分得以保持;而另一方面因为人体各种生态屏障的存在,使得此类新药通常很难达到其预期效果部位。

二、纳米医学简介

纳米生物医学材料是指纳米技术和生物医学科技相结合的新产品,纳米材料的应用有各种形态,包括细菌胶团、脂质体、木枝状、无机纳米颗粒、碳纳米颗粒和纳米管、纳米金刚石、纳米乳液,病毒载体、生物高分子或肽的纳米粒子以及固态蛋白质纳米粒子;它可采用自组装或人工合成,作为多组份、多用途的系统,也可用作佐药以及组合治疗中的重要部件[1]。而如今纳米医疗技术正在逐渐走向临床,通过对纳米医疗技术的深入研究,大大推动了基础医学的发展,提高了治疗与临床检测技术水平,也改善了治疗水平。

三、纳米技术与治疗进展

（一）纳米药物载体口服、静脉注射和吸收等传统的药品输送系统,往往将药品非特异性地分部到了全身,这也制约着更有效的新药研发。而纳米材料最普遍的使用之一就是与医药融合,增加了药品的生物利用率、安全性和特异性。药剂利用非共价键或共价键相互结合在纳米载体表面上[2]。因为纳米材料的尺寸、形态和表面上都有高度可调节性,而且还需要带有亲水性和疏水性的涂料,因此对人体有高度稳定性、溶解性和相容性;而且纳米载体还能针对患者病灶的各个表型将各类有机成分特异性融合,将药物靶送到病灶以达到个性化医疗的目的。

有些恶性肿瘤细菌(如脑部、肾、卵巢和女性细菌)能大规模地表现叶酸受体,而叶酸受体在正常人群体中仅微量表现。所以,通过叶酸与叶酸受体相互作用的高亲和力,能够将化疗药品定向输送到恶性肿瘤群体,促进恶性肿瘤群体对药品的消化吸收[3]。将叶酸和化疗药品偶联于氮化硼纳米载体,使纳米媒介将常规化疗药靶向送到恶性肿瘤群体,进一步提高化疗药的有效性,并降低非特殊药品累积造成的对人体健康微生物的危害。Foerster等[5]使用葡聚糖(Dex)纳米载体,使用的siRNA特殊地损伤了正常肝组织中大约百分之七十的巨噬细菌和树突样巨噬细菌,而且缺乏显著的负面影响[4]。血脑屏障毛细血管之间存在着密切联系,从而阻止了大批分子量超过五百的蛋白质和水溶性物质流入脑组织嵴髓液,使得一般的药品都无法通过网格蛋白充分地发挥药效。将聚乳酸结合在含有药物的纳米粒子上,使其能穿透网格蛋白并能靶向运往脑组织。

（二）纳米光热疗法(PTT)PTT是通过光能转化为能量来直接切断癌症损害组织者(如癌组织)。在PTT疗法中,激光和PTT耦合剂的作用大部分产热,而能量只会局限于PTT耦合剂周围的组织者。所以针对癌症等病症的防治而言,与常规的术后、放疗、化疗比较,PTT能够准确切断病灶并保护健康群体[5]。将上转发光纳米粒子(UCNPs)在酸性条件下与苯胺单体聚集,成为外表被苯胺包裹的UCNPs纳米粒子(UCNPs-PANPs),由于UCNPs-PANPs的光热转化有效,其剂量较小,因而具备了极大的杀伤人体癌症细胞的功能。Ali等人认为癌症组织者对金纳米颗粒有着很高的吸附作用(EPR),并将金纳米颗粒注入到狗乳腺癌组织内PTT,在疗程完成后持续研究一期表明预后较好且无明显不良反应。

四、当前纳米粒子的临床应用

新药脂质体已顺利地进行了由实验室研发到临床使用的过渡,目前许多脂质体新药都已在临床应用,或正处在新药治疗临床研发阶段。而当前应用于癌症患者的脂类物质体剂型药品,重点是有阿霉素、紫杉醇、阿糖胞苷、环磷酰胺等生化治疗,临床使用成果也证实,他们的脂类体药物可减轻药物毒副作用,且能有效降低药品应用剂量

[6]。根据有关资料显示应用脂质体型阿霉素防治晚期卵巢癌的患者中超过两成的病人治疗效果显著,尚未观测到致死的心脏毒性影响。在应用于脂质体型细胞代谢疗法的病人中,均未观察到严重过敏反应,同时对肌肉关节痛、神经毒性的出现亦明显地较细胞代谢减轻,因此化学药物治疗耐受性较好。但由于脂质体剂型药品的昂贵,使其临床使用受到限制。而靶向药结合纳米粒子的使用,更加是鲜少人能够负担得起,因而目前尚没有临床使用经验。而纳米粒子的多级用药递呈体系尽管还尚未步入临床应用阶段,但由于其良好的使用发展前景,却使之倍受重视。

五、展望

纳米尺度内的物质世界结构和特征既是人类相对陌生的研究领域,又是一个崭新的疆土,人们将面临着对最新理论和新发现重新学习和诠释的任务。药物化疗也是癌症诊断的主要手段。不过用作细菌杀伤药剂,化疗药物并无法很好区别恶性细菌与正常人细菌,毒副效应也很大。近年来,随着面向重要基因分子的靶向用药的问世,大大提高了化疗特异性。靶向生物制剂,如包括抗体的siRNA,或可作用于异常调节通路中的药物,不管是单一应用或是结合于化疗中,均显示了良好的应用前景。但某些生理因素和物理障碍,导致了此类治疗因无法抵达癌症组织而降低了药物有效性。纳米颗粒的问世,为它们创造了良好的载体平台。目前许多脂质体剂型的化疗药品都早已步入了临床应用时期,并显示出了良好的临床使用价值[7]。近期研究使用靶向药联合纳米颗粒也表现出了不错的癌症防治效应,但仍需要更多的药物临床使用经验。而纳米颗粒的多级药用递呈体系,经过合理地设定了它的尺寸与几何形式,可增加其在癌细胞中的累积药量,并改善药代动力学,不但能稳定地维持药品不被迅速降解,在一定范围内持续释放,甚至还能同时包封各形式的抗肿瘤药,其药物临床使用前景将非常可观。通过纳米颗粒的进一步研发,利用其更多物理特征进一步增强药物在瘤靶部位的释放,提高肿瘤诊断特异性,并通过减少药物生产成本,为更多病人创造治愈时机。并且,纳米粒子技术也为很多基于人体生物屏障的存在而并不适合于临床使用的药品提供了希望。当今纳米医疗在现代临床上的应用还未能得以广泛应用,但它向人们展现了很大的潜力。将常规的细胞形态学、分子生物学和生物力学三者技术融合于纳米生物医学中,以达到快速的精确诊治、个性化预后评价、个性化药物和个人化的精细诊疗。坚信今后,纳米生物医学会将作为临床个体化诊断、医疗不可或缺的技术手段。

参考文献

[1]秦健, 李江, 朱建忠. 纳米金粒子在生物医学领域的研究进展[J]. 中华消化病与影像杂志：电子版, 2016, 6(5):4.

[2]许海燕. 纳米生物医学研究的进展与发展趋势[J]. 中国生物医学工程学报, 2005, 024(006):643-648,654.

[3]解思深. 发展纳米生物学和纳米医学的重要性[J]. 中国医学科学院学报, 2006, 28(4):3.

[4]高广宇, 陈美玲, 李明媛,等. 纳米技术转化医学发展现状及前景展望[J]. 药学学报, 2015, 50(8):6.

[5]Sharma, Sushil. 遵循医学的个体化医疗的纳米诊疗学[J].

[6]陶国枢. 精准医学开启21世纪个体化医疗的创新时代[J]. 中华保健医学杂志, 2016, 18(4):3.

[7]苏焕群,林万莲,唐丹. 概述纳米技术在临床医学中的应用及其前景[J]. 医学信息:医学与计算机应用(4期):181-182.