血栓診療中的非生物仿生型納米遞送系統(tǒng)

       納米技術(shù)可通過增加藥物靶向性實(shí)現(xiàn)更加高效低毒的治療，在醫(yī)藥領(lǐng)域已經(jīng)備受關(guān)。近年來，基于納米技術(shù)的藥物遞送系統(tǒng)靶向抗血栓治療也得到了廣泛研究，在之前撰文中，我們介紹了生物仿生型納米靶向策略。本文中，我們將介紹非生物仿生型納米遞送系統(tǒng)，主要包括血栓微環(huán)境響應(yīng)型遞送系統(tǒng)、外源性刺激調(diào)控釋藥的智能遞送系統(tǒng)和基于機(jī)械作用力的非藥物治療型納米遞送系統(tǒng)。

       血栓微環(huán)境響應(yīng)型遞送系統(tǒng)

       血栓形成通常伴隨著復(fù)雜的病理變化，如剪切力提高、pH降低和H2O2增加，這些變化造就了特殊的血栓微環(huán)境。因此，基于血栓微環(huán)境開發(fā)的納米材料可實(shí)現(xiàn)對(duì)血栓的精準(zhǔn)靶向，從而在血栓處精準(zhǔn)釋放藥物，為抗血栓治療的快速發(fā)展提供新的策略。此外，這些納米材料可清除易栓因子，降低血栓再形成的可能。

       1、血流剪切力響應(yīng)納米材料

       研究表明，剪切力升高可通過多種機(jī)制導(dǎo)致狹窄部位血小板的激活。即使短暫暴露于升高的剪切力，也會(huì)引發(fā)血小板預(yù)激活，導(dǎo)致血小板在狹窄部位下游的黏附和激活。病理性剪切力促進(jìn)動(dòng)脈血栓形成和血管重構(gòu)，而血栓形成又會(huì)構(gòu)成一個(gè)具有高剪切力的局部微環(huán)境，加劇血栓生長。正常動(dòng)脈血流的剪切力為10~70 dyne/cm2，而血栓引起的血管狹窄處的剪切力最高可達(dá)1000 dyne/cm2。因此，構(gòu)建剪切力敏感的納米材料為抗血栓治療提供了新的思路。

       有研究開發(fā)了一種以巖藻多糖（Fu）為外殼、負(fù)載尿激酶（UK）和抗血小板藥物替羅非班的納米材料，體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明其在低血流剪切力下會(huì)自我封閉，從而減少出血風(fēng)險(xiǎn)，而血栓處急劇增加的剪切力可破壞核殼結(jié)構(gòu)，快速釋放UK 從而實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)溶栓。還有研究設(shè)計(jì)了一種基于剪切力敏感的磷脂酰膽堿的納米膠囊，實(shí)現(xiàn)了抗血小板藥物依替巴肽的定點(diǎn)遞送，體外實(shí)驗(yàn)證明其在高剪切力條件下選擇性抑制體外血栓形成，而在生理剪切速率下并不影響血栓形成，且在血管壁損傷的體內(nèi)模型中能有效預(yù)防血栓形成。

       2、pH響應(yīng)納米材料

       研究發(fā)現(xiàn)，在血栓部位血流提供的氧氣較少，導(dǎo)致血栓微環(huán)境的 pH 值降低；同時(shí)，無氧糖酵解代謝也會(huì)產(chǎn)生弱酸性環(huán)境。因此，通過開發(fā)一種pH 響應(yīng)的納米材料為抗血栓治療提供機(jī)會(huì)。

       有研究將薯蕷皂苷元衍生物與聚乙二醇偶聯(lián)，制備了一種pH響應(yīng)性的抗血栓前藥，可在體內(nèi)有針對(duì)性地集中在血栓位置，并在相對(duì)弱酸性條件下（pH=6.5~6.8）水解釋放藥物，而在中性環(huán)境及血液循環(huán)中可保持穩(wěn)定。還有研究將尿激酶型纖溶酶原激活劑（urokinase-type plasminogen activator，uPA）通過 pH敏感的亞胺鍵連接到氧化葡聚糖（oxidized dextran，Oxd）上，并用精氨酸-甘氨酸-天門氨酸（RGD）進(jìn)行修飾，合成一種pH響應(yīng)的藥物輸送系統(tǒng) uPA-Oxd-RGD，在生理pH 條件下uPA 的溶栓活性被掩蓋，其溶栓活性約為天然 uPA 的68.6%；在血栓的弱酸性環(huán)境中，隨著亞胺鍵水解，uPA-Oxd-RGD 的溶栓能力恢復(fù)到天然uPA的水平，實(shí)現(xiàn)了在血栓部位的優(yōu)先溶栓，降低急性出血并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。

       3、H2O2響應(yīng)納米材料

       在血栓形成過程中，由受損內(nèi)皮細(xì)胞和活化血小板產(chǎn)生的 H2O2 在血栓形成的多個(gè)步驟中發(fā)揮重要作用。H2O2 增加還可介導(dǎo)炎癥介質(zhì)如TNF-α 在內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)增加，促進(jìn)血小板-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，加速血栓形成。因此，清除高水平的 H2O2 是減輕內(nèi)皮細(xì)胞損傷、抑制血小板活化和預(yù)防血栓形成的治療途徑之一。

       通過苯硼酸酯鍵將替羅非班與右旋糖酐綴合，形成右旋糖酐-替羅非班綴合物，其中苯硼酸酯鍵可被 H2O2 快速氧化和裂解，從而清除H2O2釋放替羅非班，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)該納米材料能有效清除具有細(xì)胞毒性的H2O2；而在小鼠頸動(dòng)脈血栓模型中，該藥物表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的抗血栓活性及 H2O2清除能力。還有學(xué)者設(shè)計(jì)并制備了由 Fu包裹的硼代視黃酸（boronated retinoic acid，BORA）脂質(zhì)體（fucoidan-coated BORA-incorporated liposomes,f-BORALP）作為抗血栓藥物，BORA可釋放全反式視黃酸和羥基苯甲醇以響應(yīng) H2O2，具有 H2O2 觸發(fā)的多種治療作用；細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，BORALP 幾乎能完全清除活化的小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和血小板中的 H2O2，并抑制促炎因子釋放，提高細(xì)胞存活率，表明BORALP 具有較好的抗氧化、抗炎和抗血小板活性；在小鼠頸動(dòng)脈血栓模型中，f-BORALP優(yōu)先積聚在受損血管中，并顯著抑制血栓形成、血管損傷和活性氧的過量生成。

       外源性刺激調(diào)控釋藥的智能遞送系統(tǒng)

       近年來，為了進(jìn)一步提高溶栓率，多種外部控制給藥的方法已被開發(fā)利用。這些遞藥體系通過在病灶上施加一個(gè)外部刺激，例如磁和超聲等，來實(shí)現(xiàn)局部溶栓作用。同時(shí)，這種物理刺激激活的納米載體，不僅操作便捷，且治療效果也十分突出。

       1、基于磁調(diào)控的智能遞送系統(tǒng)

       最近開發(fā)的磁性納米載體在血栓的靶向治療中受到了廣泛關(guān)注，這種納米載體可以使藥物在相對(duì)較高的濃度下到達(dá)預(yù)期的靶點(diǎn)，從而提高藥物的特異性。例如，有學(xué)者利用多孔磁性氧化鐵( Fe3O4) 為載體包載纖溶酶源激活劑（rt-PA）形成的納米微球( rt-PA MRs)，進(jìn)行遠(yuǎn)端大腦中動(dòng)脈閉塞所致的缺血性中風(fēng)的靶向溶栓。動(dòng)脈內(nèi)注射rt-PA MRs 后，通過外部磁鐵使其靶向體內(nèi)腦部血栓，隨后在栓塞部位釋放 rt-PA。當(dāng)施加外部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的 MRs 不僅顯著提升了rt-PA-血栓的反應(yīng)動(dòng)力，而且機(jī)械地破壞了血栓網(wǎng)絡(luò)，從而促進(jìn)了血栓的相互作用以及 rt-PA 的滲透。另外，靜脈注射 rt-PA MRs 后的不同時(shí)間內(nèi)，MRs 都能從腎臟排出，不會(huì)造成肝和腎的功能損傷。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，rt-PA MRs 克服了單用 rt-PA 進(jìn)行溶栓治療的諸多局限性。

       除了磁性Fe3O4 的運(yùn)用，手性材料也被應(yīng)用于磁性納米載體的開發(fā)，有研究合成了一種各向異性因子為0.02的手性四氧化三鈷(Co3O4) 納米超粒子( SPs)，并將其置于電磁場(chǎng)中用于小鼠靜脈血栓的治療。體外溶栓實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電磁場(chǎng)條件下，d-Co3O4 SPs 的溶栓效率遠(yuǎn)高于 l-Co3O4 SPs。治療小鼠股靜脈血栓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明，電磁場(chǎng)條件下，d-Co3O4 SPs 相比于其他實(shí)驗(yàn)組制劑，可將血栓小鼠的存活率提高至70%以上。進(jìn)一步機(jī)理研究表明，在電磁場(chǎng)條件下，d-Co3O4 SPs 產(chǎn)生ROS( 主要是單線態(tài)氧) 的能力是 l-Co3O4 SPs 的 1.5倍，故其具有更高的溶栓效率。此外，d-Co3O4 SPs 在血液中的半衰期約為2小時(shí)，這一數(shù)據(jù)明顯高于目前臨床上常用的溶栓藥。出血實(shí)驗(yàn)也表明，在注射 dCo3O4 SPs之后，不存在誘發(fā)出血的不良反應(yīng)。

       2、基于超聲調(diào)控的智能遞送系統(tǒng)

       盡管磁性納米載體有著廣泛的應(yīng)用前景，但是藥物的滲透對(duì)于療效的發(fā)揮也同樣具有重要意義。血栓由血小板、白細(xì)胞、紅細(xì)胞以及大量的纖維蛋白組成，其致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)嚴(yán)重阻礙了溶栓藥物向其內(nèi)部的擴(kuò)散。因此，臨床治療時(shí)常常采用由邊緣向內(nèi)部的逐級(jí)溶栓方式，這歸因于此法能夠擴(kuò)大藥物與血栓相互作用的面積，從而進(jìn)一步提高溶栓效果。為了增強(qiáng)血栓部位的深部滲透，有研究利用Fe3O4 的磁靶向特性和超聲波觸發(fā)的釋藥策略開發(fā)了一種納米粒子殼微泡( MMB-SiO2-rt-PA)，用于將 rt-PA 靶向遞送至血栓部位。具體來說，納米粒子殼微泡( MMB-SiO2-rt-PA) 是通過納米粒在液-氣界面的自組裝形成，其具有一個(gè)氣核和一個(gè)納米粒子殼。這些納米顆粒緊密地包裹在空氣核心周圍，使氣核得到良好的密封并能夠在循環(huán)過程中維持 rt-PA 的活性。當(dāng)磁鐵存在時(shí)，納米粒將能直接靶向血栓，隨后再使用低強(qiáng)度的超聲遠(yuǎn)程激活藥物釋放以此迅速改善藥物在血栓組織的滲透?？傊@種可穿透血栓的遞藥策略通過整合其組件的不同作用，構(gòu)建了一個(gè)多功能的納米遞藥系統(tǒng)，該體系對(duì)磁場(chǎng)和超聲波均具有響應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了血栓的深部滲透和靶向治療，并顯著提高了藥物的溶栓效率，在急性血栓的治療領(lǐng)域具有廣闊前景。

       基于機(jī)械作用力的非藥物治療型納米遞送系統(tǒng)

       迄今為止，臨床應(yīng)用的溶栓藥物主要為rtPA。盡管 rt-PA 是唯一被 FDA 批準(zhǔn)用于缺血性卒中的溶栓藥物，但這類藥物作用位點(diǎn)寬泛，難以靶向血栓病灶，故易破壞人體正常的纖溶-凝血系統(tǒng)平衡，嚴(yán)重者可導(dǎo)致不可控出血的并發(fā)癥。因此，實(shí)現(xiàn)溶栓藥物在血栓病灶的特異性遞送和可控釋放，減輕不良的出血反應(yīng)，是目前臨床溶栓面臨的關(guān)鍵難題?；跈C(jī)械作用力的非藥物治療型納米遞送系統(tǒng)作為一種新型的療法，具有較為理想的溶栓效果。同時(shí)，非藥物治療為溶栓過程提供了令人滿意的生物安全性。

       有研究報(bào)道了一種基于全氟己烷 (PFH) 的生物相容性納米顆粒，該納米顆粒具有相變 (PT) 溶栓能力，能對(duì)低強(qiáng)度聚焦超聲 (LIFU) 作出反應(yīng)，降低超聲爆破所需能量，保證超聲溶栓的安全性。還有學(xué)者采用溶劑熱法在壓電式四方鈦酸鋇上沉積有Fe3+ 配位的金屬有機(jī)框架 (MOF)得到tBT@MOFCL/Hep納米顆粒，作用于納米顆粒上的剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的壓電勢(shì)能，加速Fe3+/Fe2+轉(zhuǎn)化以耗盡 MOF層，激活的 Fenton反應(yīng)產(chǎn)生ROS破壞紅細(xì)胞并破壞纖維蛋白骨架，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中頸動(dòng)脈中的血栓幾乎完全溶解，納米顆粒在肝、脾、肺中被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬，可在溶酶體的酸性環(huán)境中代謝，不引起血液學(xué)和組織病理學(xué)異常。

       此外，還有研究運(yùn)用生物介質(zhì)構(gòu)建了具有機(jī)械作用力的納米清掃器，并將其用于非藥物性溶栓治療和預(yù)防血栓復(fù)發(fā)。首先構(gòu)建負(fù)載 NO 供體的且用 CREKA 肽進(jìn)行修飾的空心不對(duì)稱聚多巴胺( polydopamine，PDA ) 納米粒，即BNN6 @ PDA @ CREKA( B@ P@ C)。由于CREKA 肽的修飾，納米清掃器可以有效地聚集在血栓部位。隨后，PDA 可吸收近紅外光并將其能量轉(zhuǎn)移至 NO 供體 BNN6( N，N'-二仲丁基-N，N' -二亞硝基-1，4-苯二胺)，進(jìn)而觸發(fā) NO 氣泡的釋放并實(shí)現(xiàn)機(jī)械溶栓。同時(shí)，NO 氣泡可以推動(dòng)清掃器的快速移動(dòng)并深入血栓以增強(qiáng)機(jī)械溶栓作用。由于 PDA 高效的光轉(zhuǎn)換效率，納米清掃劑可作為光熱劑進(jìn)一步加速血栓溶解，實(shí)現(xiàn)光熱和機(jī)械溶栓的完美結(jié)合。更重要的是，NO 的釋放還能夠顯示出抗血小板黏附的活性。

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       參考資料

       [1]張洪源,孫勝男,王晨,等.新型納米藥物遞送系統(tǒng)用于血栓診療的研究進(jìn)展[J].沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào),2022,39(06):760-772.

       [2]許謹(jǐn)嬿,袁良喜.納米材料在血栓疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國血管外科雜志(電子版),2023,15(04):380-384.

       [3]林嬌楊,鄢曉暉. 微納米機(jī)器人在血栓治療領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 微納電子技術(shù),2024,61(11):110102       

       作者簡介：小米蟲，藥品質(zhì)量研究工作者，長期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗(yàn)證工作，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗(yàn)分析及分析方法驗(yàn)證。