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摘要;由于納米材料具有粒徑小、表面積大、生物安全性高等優越的性質,近十幾年一度成為納米生物和納米醫學領域研究熱點,尤其在腫瘤治療方面,光熱納米材料的應用更是給人們帶來了新的契機與希望。
關鍵詞:納米材料 抗腫瘤 靶向治療
引言
腫瘤細胞分為惡性腫瘤和良性腫瘤兩類,一般良性腫瘤對機體的影響和損害都比較小,然而惡性腫瘤則對機體損害較大,有些惡性腫瘤細胞被稱為癌。傳統的藥物治療系統具有一定的局限性,一則靶向性特異性不高,經常對機體自身正常細胞造成損害,這種“轟炸式”的治療手段在對患者進行治療的同時,也帶來了苦不堪言的副作用;二則無法克服腫瘤組織異常的微環境,藥物不能被準確的運輸到病灶位置處的腫瘤細胞,所以常常無法為機體提供高效安全的腫瘤治療。
相比之下,近年來基于納米材料的光熱治療技術,無疑給腫瘤治療研究帶來了更多的可能性。
納米材料
特點
納米粒子是一種粒徑一般不大于一微米的微觀膠質體系,主要由納米微球和納米微囊構成,具有高比表面積的空腔結構。粒徑尺寸適宜,作為載藥顆粒不宜過大,微米量級的顆粒有可能造成引起血管堵塞、血管栓,危急時導致死亡;納米量級的粒徑比毛細血管還小12個數量級,可以穿過細胞組織間隙和毛細血管,實現細胞或亞細胞水平的藥物釋放。[引用]。
檢測
在腫瘤治療的斗爭中,早期的檢測能攻克下一半的城池。納米技術主要從成像和篩查兩個方面,促使早期診斷更早更準確,也在治療過程中更精確的檢測治療效果。
常規的成像技術只能觀察到機體組織上被改變的可見的變化,并不能精確檢測到細胞級別的腫瘤生成和潛在轉移。納米材料技術能特定識別腫瘤細胞并且能夠讓被識別腫瘤細胞可見,主要在可特異識別腫瘤細胞的受體抗體基礎上涂覆金屬氧化物或是熒光分子一類的顯像劑,結合熒光、光聲成像、核磁共振和CT等多種成熟的顯影技術,可以高效準確的識別出腫瘤細胞。
光熱治療技術
納米材料作為新型靶向載體,可通過外磁場作用,定向將其上負載的藥物集中送到病灶處,通過磁熱效應刺激磁性納米材料釋放藥物,殺死腫瘤細胞,而對機體本身正常細胞傷害較小。治療結束后,又得以徹底有效的清除,避免在機體內蓄積產生毒性,從而實現高效、低創、并發癥少的治療。[引用]
并且可利用納米材料載體的一些自身優良的性能,屏蔽保護治療藥物的作用和通過適當的表面修飾手段,增加藥物靶向特異性和穩定性,延長作用時效,達到更為理想的治療效果。
光熱治療的納米材料一般是應用的是能吸收近紅外區的光熱劑,因為近紅外光的波長范圍賦予它得天獨厚的光學安全性,可透過機體皮膚和組織,可直達病變部位,通過等離子體共振或者能量躍遷帶把光能轉變為熱能,從而可表現為局部高溫,殺死腫瘤細胞。[引用]
理想的光熱劑有表面改性的碳納米材料、貴金屬納米粒子、有機染料和半導體等,下面簡單介紹幾種常見光熱劑。
金納米粒子
金納米粒子是一種新型的納米載體,由于具有其表面等電子共振效應,光致發熱,可通過成像技術追蹤檢測藥物的釋放。金納米粒子金納米粒子易合于成;利用Frens法和Brust等經典方法可較大規模制備。金納米粒子表面可負載大量小分子藥物和許多目的物質,通過適當的表面修飾,利用實體瘤的EPR效應進入腫瘤細胞,并且生物相容性好,能夠迅速吸附生物大分子,不影響生物大分子的生物活性,綠色無毒。作為藥物靶向載體而言,其優勢十分獨特實用。[引用]
目前用于光熱治療的有金納米棒,金納米星,金納米籠和金納米殼。除了金納米粒子,其他貴金屬如銀、鉑及鈀等也是腫瘤光熱治療研究的“種子選手”。
碳納米材料
碳納米材料主要有石墨烯和碳納米管兩種,它們有著較大的光熱轉換面積,較好的電化學性能以及可以非共價鍵形式載藥等。雖然碳納米材料有著紅外吸收能力不強、不易在水中溶解分散并且生物親和性不高的缺陷,但可利用適當的表面修飾如表面連接PEG和包覆聚合物對其加以改善。[引用]
金屬硫族化合物
金屬硫族化合物的結構與石墨相似,每一層之間為過渡金屬(M)共價結合硫族元素(X),層間是以范德華力這樣的弱作用力連接,為X-M-X類的“三明治”結構。制備方法主要破壞層內的共價結合和層間的范德華力,有超聲破碎發、水熱合成法、溶劑熱蝕刻法、膠體化學法等。許多的金屬硫族化合物都具有較強的近紅外光吸收、良好的光熱性能、毒性低、粒徑形貌可控性高等優點,并且較貴金屬離子而言、其成本相對低廉。
有機光熱治療劑
盡管上述三種無機光熱納米材料可通過各種精巧的表面修飾增強其光熱轉換效率和生物組織相容性,但它們的固有問題如生物降解困難、正常代謝難以排出和潛在的長期慢性毒性這三方面都難以避免。
典型的有機光熱治療劑:近紅外熒光染料染料-ICG(美國食品藥品管理局批準臨床使用),卟啉脂質體或納米膠束包裹NIR材料,基于蛋白結構的光熱治療劑和聚合物近紅外吸收材料。
ICG和IR等近紅外光染料以及共軛高分子聚合物等,具有更好的生物相容性和更低的細胞毒性,但光熱性能較弱、血液循環壽命較短、在體內被過快清除等缺陷也同樣限制了它們在腫瘤治療中“大展身手”,下一步可參考無機光熱納米材料的表面修飾并且優化結構,以期提高有機光熱納米材料的靶向富集效果和光熱性能。
結論與展望
光熱納米材料的研究進展給腫瘤治療帶來了巨大機遇和挑戰,光熱納米材料優勢表示它十分適合用于腫瘤治療,但脫離研究層面,面向臨床去看待生物降解問題、代謝安全問題、潛在危害等等尚待解答的不確定因素。光熱療法的后續研究任務仍然很艱巨。
醫學論文范例:淺談醫學納米材料的應用與發展
并且由于光熱療法對激光深度具有依賴性,病人個體的差異性和腫瘤的一些特性。單獨的某一治療手段效果都難以取得理想的效果,所以光熱治療、光動力治療、藥物持續可控釋放、放療技術的聯合治療將會是治療腫瘤的一個十分可觀的策略。
作者:倪微 陳然 王一煒
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