作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2013-5-15
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无机纳米材料:提高药物“工作效率”

 
纳米药物靶向到肿瘤组织、肿瘤细胞的示意图。
 
编者按:随着纳米技术和材料科学、生命科学的不断交叉,纳米生物医用材料逐渐展示出巨大的潜在价值。本周刊将围绕新型医用植入材料和介入医用材料、组织工程和再生医学材料、新型药物和基因控释载体及高效生物诊断材料等领域,展示纳米技术在生物医用材料上的独特魅力。
 
■本报记者 李惠钰
 
有没有一种方法可以让药物拥有一双识别癌细胞的“眼睛”,并找到病毒的靶心,让那些“敌我不分”的化疗药物,像人们期望的那样指哪打哪呢?
 
在科学家的不懈努力下,像制导导弹一样的纳米药物载体应运而生。
 
药物穿上“纳米外衣”
 
近几十年,纳米技术浪潮席卷全球,对药物具有运载作用的纳米药物载体成为医疗领域的重要研究热点。
 
著名纳米材料科学家、中国科学院理化技术研究所研究员唐芳琼对《中国科学报》记者解释,纳米药物载体即运用纳米技术直接将药物制成具有纳米尺度的粒子,或将药物吸附包裹在纳米尺度的载体中制成的药物剂型,通常包括脂质体、胶束、纳米乳、有机纳米粒、无机纳米粒等。
 
唐芳琼表示,理想的纳米药物载体既可以提高药物的稳定性,对药物进行缓释和控释,又可以提高药物的生物利用度。
 
另外,为了导航药物使其命中目标,通过靶向作用还可以提高药物在靶器官和靶组织中的分布,降低其在非靶向组织中的分布,从而减少药物对正常组织的毒副作用。
 
值得一提的是,近年来,无机纳米材料可谓生物医学领域的后起之秀,由于其具有独特的结构和性能,以及良好的稳定性、单分散性、产量高、成本低等优势,其在药物载体研发领域备受关注。
 
在唐芳琼看来,无机纳米材料不仅可以作为药物的载体发挥传统纳米药物载体的性能,还可以利用其独特的光、电、磁学性能直接杀死肿瘤细胞。
 
不仅如此,种类繁多、性能多样化的无机纳米材料还能提供有效的体内肿瘤影像诊断的手段,将影像和治疗功能集中在一个纳米颗粒上,形成多功能纳米材料,实现肿瘤的诊治一体化。
 
国内研发势头强劲
 
对于我国来说,纳米药物输送载体的研究虽然要迟于欧美等发达国家,但发展的势头却很强劲,近几年也取得了不少进展。
 
据唐芳琼介绍,上海复旦张江生物医药股份有限公司、石药集团中奇制药技术有限公司研发的脂质体阿霉素等脂质体纳米药物都已经进入临床使用阶段。
 
而在基础研究方面,国内科研人员研发的新型热敏脂质体纳米药物载体则进一步改善了传统脂质体的性能。另外,聚合物纳米粒、纳米胶束、纳米乳等几种形式的纳米药物也是目前研发的热点。
 
值得一提的是,我国在无机纳米材料的药物传递以及肿瘤诊疗一体化方面,已经处于国际领先水平。
 
唐芳琼称,在众多纳米材料中,介孔二氧化硅被公认为是一种良好的复合多功能纳米颗粒的介质,它易于合成,生物相容性好且具有丰富的表面基团,容易与其他纳米材料包括金属、半导体、金属氧化物等进行复合,也可以通过不同组装、修饰作用与化学分子共价偶联。
 
为了率先将介孔二氧化硅在肿瘤治疗上的应用研究推进到活体水平,唐芳琼带领的研究团队通过对纳米结构的精细调变,创新性地设计出具有独特中空、介孔结构的夹心二氧化硅纳米材料作为抗肿瘤药物的载体。
 
研究发现,夹心二氧化硅纳米材料不仅改善了多烯紫杉醇、盐酸阿霉素、米托蒽醌等十几种抗肿瘤药物的毒副作用,肿瘤抑制率提高到75%以上,还能有效提高肝癌、乳腺癌、脑胶质瘤等多种恶性肿瘤的治疗效果。
 
不仅如此,针对肿瘤靶向性差的瓶颈问题,研究人员还设计出一种全新高效的肿瘤靶向策略,即利用间充质干细胞的肿瘤趋巢性,携带载药夹心二氧化硅纳米颗粒实现对肿瘤细胞的追踪靶向,释放药物到肿瘤组织的各个角落,继而彻底杀死肿瘤细胞。
 
除此之外,在无机纳米材料研制方面,中国科学院高能物理研究所研究员赵宇亮的含钆金属富勒烯纳米药物、国家纳米中心研究员梁兴杰的纳米金药物载体、军事医学科学院毒物药物研究所研究员张英鸽的纳米碳球负载药物等,也都取得了令人瞩目的成果。
 
临床转化应提速
 
唐芳琼表示,目前国际上已经进入临床的纳米药物有脂质体阿霉素、白蛋白紫杉醇、脂质体两性霉素等。在我国,也只有非常有限的几种纳米药物制剂应用到了临床,不仅药物品种单一,价格也非常昂贵。由于此类药物基本没有纳入医保,受益患者也十分有限。
 
对于造成这种局面的原因,唐芳琼分析,第一,我国对纳米药物载体基础研究的投入不够;第二,新型纳米药物载体剂型从基础研究向临床应用转化受到种种条件的约束限制,这包括人们对纳米药物制剂认知度有所欠缺、研发审批手续过繁等。
 
在她看来,现阶段,我国首先应加大纳米药物载体相关基础领域的科研投入,如纳米新型载体、纳米载体体内分布代谢等。更要推动具有我国自主产权纳米产品和技术的研发,开发出更多药物品种的纳米药物制剂,降低其价格。
 
唐芳琼还指出,我国也应该积极推动纳米药物制剂的临床认知度,转变人们尤其是医务工作者和临床应用人群对纳米药物制剂的旧有观念,而这也是推广纳米药物临床应用,使更多患者受益的关键因素。
 
此外,对于重大疾病新药的研发,欧美等发达国家在政策层面上都对本国研发的新技术给予政策支持,并为此开设绿色通道,以便缩短新药研发周期与成本,促进纳米新技术向临床应用转化。
 
在唐芳琼看来,国外先进的管理经验和方法值得我们学习和借鉴。“我国应该依据国情制定相应的政策,在规范药物研发市场的同时,推动促进我国自主知识产权新药技术向临床转化。”
 
《中国科学报》 (2013-05-15 第5版 生物周刊)
 
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