leyu乐鱼体育登录专业版:总述 纳米药物投递体系在结核病医治中的研讨发展

  现在，已有多种纳米载体用于结核病的医治，如纳米乳剂、脂质体纳米载体、聚合物纳米载体、明胶纳米载体等。

  基金赞助：北京市自然科学基金委-北京市教委联合赞助要点项目（KZ4）；国家自然科学基金（82001946）；北京市自然科学基金（7214300）

  作者单位：首都医科大学隶属北京胸科医院转化医学研讨室/北京市结核病胸部肿瘤研讨所耐药结核病研讨北京市要点试验室，北京 101149

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  现在，结核病防治局势仍十分严峻。但是，传统抗结核药物医治计划存在阶段长、药物不良反应多以及患者依从性差等问题，常导致医治失利，故亟需能够操控结核病的新药或新剂型。装载抗结核药物的纳米药物投递体系能够将抗结核药物自动或被迫靶向到被感染的细胞或病灶部位内，灭菌的一同，还具有缓释给药、削减给药频率、削减剂量依赖性不良反应等优势。本文总述了纳米递药体系在结核病医治方面的运用状况及远景。

  2021年世界卫生安排（WHO）全球结核病陈述显现，我国2020年的结核病患者例数占全球总数的8.5%，位居全球第二，标明结核病防治局势依然十分严峻。但是，传统的抗结核药物医治时刻长、药代动力学差以及药物不良反应较多导致患者依从性差，加快了耐药菌的呈现，导致耐多药结核病（multidrug-resistant tuberculosis，MDR-TB）和广泛耐药结核病（extensively drug-resistant tuberculosis，XDR-TB）患者产生。再加上至今仍缺少全新的抗结核药物以及对成人有用的结核病疫苗，结核病的医治从头激起了人们的爱好。近年来，跟着科技的前进，尤其是纳米科学的开展，纳米资料的运用为医学科学范畴供给了一个新视角，许多研讨报导了多种依据纳米资料的疾病医治手法和战略。作为已知抗结核药物的载体，纳米资料能够削减用药剂量和药物相关的不良反应，并经患者便利的途径给药，如肺部直接给药或口服给药，具有宽广的运用远景。本文将对近年来经过纳米药物投递体系医治结核病的研讨发展作一总述。

  跟着纳米技能的快速开展，以纳米资料为载体的新的药物投递战略不断涌现。纳米技能是一门多学科穿插的新式技能，涵盖了生物学、化学和物理学等学科，详细划分为纳米资料学、纳米医学以及纳米化学等。其间，纳米医学在呼吸体系疾病中的运用现已成为医学界的研讨热门。纳米粒子是一类由天然或组成的高分子资料制成的纳米级固态胶体颗粒，又叫做毫微粒。纳米粒子首要具有以下3种根本特性：（1）尺度效应：纳米粒子的超细小体积使其能够穿过人体最小的毛细血管和血-脑屏障，进而在细胞以及亚细胞水平开释负载的药物；（2）外表效应：使纳米粒子外表的原子处于高能状况并具有很强的催化活性，然后进步资料的运用率；（3）阻隔效果：纳米粒子能够减缓乃至消除体液中的酸、碱、盐等介质对被包裹于载体内抗原的影响，然后有用避免损失抗原活性，利于抗原的储存和运送。鉴于上述特性，将纳米资料作为药物载体具有许多优势，如载药量高、可缓释给药以延伸药物的效果时刻、能够建立新的给药途径等。纳米资料的高载药量及可缓释给药，下降了抗结核药物的给药频率；靶向给药可显着进步病变安排的药物浓度，然后完成削减药物不良反应、增加生物利费用及进步患者依从性等方针。现在，各种纳米体系包含生物可降解的聚合物纳米颗粒、纳米乳胶、纳米碳、固体脂质纳米颗粒（solid lipid nanoparticles, SLN）、树状大分子、金属纳米颗粒、量子点、纳米颗粒混悬剂、纳米树脂资料、纳米乳剂、纳米囊泡等已被用于递药载体，其间部分纳米资料已被证明临床有用。运用这些纳米资料能够直接将抗结核药物投递到受感染的细胞，具有高安稳性、高载药量、可一同参加亲疏水药物、可改变给药途径、延伸药物从基质开释时刻等长处。然后增强药物的溶解度、进步药物的包封率及生物利费用、进步靶向性、削减给药频率及给药剂量，并可能处理患者依从性差的问题。

  纳米乳剂是由水、油、外表活性剂和助外表活性剂以恰当份额构成的一种低黏度、热力学安稳、通明或半通明的均相涣散体系。依据涣散相和接连相的组成及相对散布，能够将纳米乳分为两相（O/W或W/O）或多相（W/O/W）纳米乳。有研讨标明，纳米乳能够进步难溶性药物的溶解度及生物利费用，因而可用作药物载体完成缓释及靶向给药。Shobo等组成了普托马尼（pretomanid，PA-824）水包油纳米乳剂，以改进药物在中枢神经体系的投递。研讨成果标明经鼻腔给药后，大鼠脑安排中的PA-824水平显着高于规则的医治水平，质谱仪成像（MSI）也清楚地显现了其脑安排中PA-824的均匀散布，然后证明该纳米乳剂完成了靶向到脑安排，在医治颅内结核方面有宽广的运用远景。Choudhary等则制备了负载利奈唑胺的W/O纳米乳剂。Wistar大鼠的体内研讨成果标明，该纳米乳剂经口服给药后能够经淋巴转运至淋巴结，具有靶向淋巴的抱负特性。此外，抗菌研讨成果证明了所开发的纳米乳剂对耻垢分枝杆菌的抑菌活性，能够作为一种可行的淋巴结结核医治计划。而Bazán Henostroza等开发了用于医治眼结核的利福平（rifampicin, RFP）阳离子纳米乳剂，并运用壳聚糖和多黏菌素B进行外表润饰。研讨标明该制剂能够延伸药物在眼球外表的效果时刻，进步其生物利费用。相同，Halicki等也规划了一种含RFP的纳米乳剂（RFP-NE），该乳剂在体外显现了与游离RFP类似的抗结核分枝杆菌活性，能够被认为是口服安全的，并且用纳米乳剂包裹RFP还能够避免其降解，是一种很有出路的RFP替代药物。在另一项研讨中，Hussain等将阳离子纳米乳剂与RFP制成凝胶，经过经皮给药医治全身和皮肤结核病。这种办法增强了药物在皮肤中的渗透性，进步了医治效果的一同，削减了与剂量相关的不良反应。此外，皮肤刺激性研讨标明，该制剂有较好的生物相容性和安全性，有望作为一种医治全身和皮肤结核的替代计划。而Burger等也制备了由天然油脂和氯法齐明（Cfx）、青蒿素（ATM）和去奎宁（DQ）组成的纳米乳剂。体外研讨标明该纳米乳剂能有用地在角质层-表皮和表皮-真皮内传递药物，对人永生角质构成细胞（HaCaT）没有起显着的细胞毒性，并且体外对结核分枝杆菌有按捺效果，标明该乳剂可作为皮肤结核的辅佐部分医治。但是纳米乳剂作为药物载体仍存在以下缺乏：（1）纳米乳剂出产本钱较高；（2）出产配方需求无毒溶剂，以保证用药安全。可见，关于纳米乳剂的外表功用化及安全运用还需求进一步的研讨。

  脂质体是由磷脂双分子层构成的内部为水相的脂质微囊，具有易于在生物体内降解、无免疫原性和无毒性等特色，还能够进步药物靶向性、延伸药物半衰期以增加其生物利费用、下降药物毒性等，被广泛用作亲水性药物的载体。现在脂质体纳米载体首要分为固体脂质纳米颗粒和纳米结构脂质载体（nanostructured lipid carriers, NLC）两类。SLN系粒径为50～1000 nm的固体胶粒给药体系，具有维护灵敏药物不被降解、操控药物开释和物理安稳性高级长处，但存在载药才干有限、药物会在储存进程中走漏等缺乏。而NLC作为战胜SLN缺点的一种新式胶体载体体系，由固态脂质和液态脂质混合组成，具有特别的纳米结构，然后进步了载药量，供给了更好的包封率。Khatak等运用微乳技能制备了负载抗结核药物RFP、异烟肼（isoniazid, INH）和吡嗪酰胺（pyrazinamide, PZA）的SLN。与规范抗结核药物比较，包埋后的抗结核药物体外抗菌效果进步约一倍。Nemati等用SLN担载乙胺丁醇（Ethambutol, EMB），经过干粉吸入器（DPI）进行肺部直接给药。成果标明该SLNs合适吸入给药，并且经过四甲基偶氮唑盐比色法（MTT法）试验证明了该SLNs具有杰出的生物相容性和安全性。相同，Maretti等制备了一种外表润饰新式甘露糖衍生物的负载RFP的固体脂质纳米颗粒组件（SLNas）。研讨证明与游离RFP比较，SLNas更能有用进入巨噬细胞，并且具有杰出的透气性，合适吸入给药。在另一项研讨中，Ma等也规划了一种吸入性SLN（MAN-IC-SLN），别离担载具有甘露糖润饰效果的6-十八烷基亚氨基-1,2,3,4,5-戊醇（MAN-SA）和pH灵敏的异烟肼前药异烟酸辛叉二肼（INH-CHO），完成了靶向巨噬细胞并在细胞内的快速开释。别的，用耻垢分枝杆菌替代结核分枝杆菌，MAN-IC-SLNs的体表里抗菌试验效果显着，标明该SLN可用于结核病特别是结核分枝杆菌埋伏感染的医治。Singh等制备了负载硫酸链霉素（streptomycin sulphate, STRS）的STRS-SLN。与游离STRS比较，STRS-SLN的细胞内吸取增加了20～60倍，对H37Rv规范株显现出更好的灭菌活性，体表里安全性也经研讨得到了证明。此外，体内研讨证明该制剂经口服吸收显着，还可进步STRS的生物利费用，有助于进步患者依从性并下降医治本钱，在结核病医治中有宽广的运用远景。此外，Altamimi等的研讨标明，所制备的脂质体经溶血试验验证溶血14%，与阴性对照适当，证明该制剂具有杰出的血液相容性和安全性。因而，用脂质体纳米载体装载抗结核药物，可显着削减用药频率，进步医治效果，且具有杰出的安全性。此外，脂质体也能够作为一种有用的疫苗投递体系。Tian等以DMT（一种可强力诱导免疫小鼠产生Th1型免疫应对的脂质体佐剂）为佐剂制备了一种脂质体复合物pCMFO/DMT（pCMFO,可排泄表达交融蛋白CMFO，包含4种结核分枝杆菌抗原Rv2875,Rv3044,Rv2073c和Rv0577的真核表达质粒）。成果标明，pCMFO/DMT疫苗对MTB感染可到达与BCG适当的免疫维护效果，且具有更好的安全性，能够替代活的BCG作为防备疫苗在免疫缺点人群中运用，是一种十分有远景的结核病候选疫苗。Diogo等则用磷脂酰丝氨酸包裹两种首要结核抗原——结核分枝杆菌抗原85B（Ag85B）和前期排泄抗原靶6（ESAT-6），制备了一种新的依据脂质体的结核病亚单位疫苗Lipo-AE。研讨发现在低剂量结核分枝杆菌雾化感染的小鼠模型中，与独自接种卡介苗的小鼠比较，再接种Lipo-AE的小鼠肺和脾中的细菌负荷显着削减，证明Lipo-AE能够增强卡介苗对结核病小鼠的免疫和维护效果，标明脂质体是一种有吸引力的疫苗投递体系。

  因为脂质体对肠道脂肪酶灵敏，并且具有杰出的生物降解性和生物相容性，因而，经过静脉内途径给药是安全的，并且更有利于完成脂质体的靶向医治意图。此外，还能够经过对脂质体的外表进行润饰，使其具有长循环和自动靶向的才干，然后增加药物被靶细胞吸取的可能性，并有用下降药物的不良反应。

  聚合物纳米载体是由天然大分子资料或组成的聚合物资料经过简略工艺制备而成。作为运用最广泛的药物载体，聚合物纳米载体具有药物包封率高、安稳性好、可操控药物开释、维护药物不被体液和酶损坏等长处。Poh等将Q203、贝达喹啉（bedaquiline,Bdq）和磁性靶向成分超顺磁性氧化铁（superparamagnetic iron oxides, SPIOs）一同包裹在可吸入的聚（D,L-丙交酯-co-乙交酯）（PDLG）载体中。体外研讨成果证明该载体能够靶向至肺部，具有杰出的安全性并对卡介苗有强壮的灭菌效果。加上该办法操作简洁，有望成为一种新的结核病医治计划。Churilov等则将新式抗结核药物perchlozone包裹在聚乳酸微粒和纳米粒中并用单链骆驼免疫球蛋白IgG进行润饰。成果标明不管静脉仍是腹腔打针，该制剂都能够有用输送到肺部，进步结核病小鼠的存活率并下降感染小鼠的肺损害程度。除了投递抗结核药物之外，聚合物纳米载体也可用于投递疫苗。Du等将聚乳酸羟基乙酸（PLGA）和聚乙二醇（PEG）缩合后装载结核交融蛋白M4（ESAT6-Rv2626c和Mtb10.4-HspX兼并简称为M4），并在其外表润饰聚肌胞苷酸poly（I:C）免疫刺激分子，构成了一种聚合物纳米颗粒疫苗（简称NP/M4）。成果标明，NP/M4滴鼻免疫小鼠后能有用诱导小鼠细胞和体液免疫应对，有望成为结核亚单位疫苗候选纳米佐剂。此外，Thomas等用绿色办法组成了负载RFP的海藻酸盐纳米颗粒（RFP-ALG NPs）。对L929小鼠成纤维细胞的体外细胞毒性研讨和Wistar大鼠的体内急性经口毒性试验成果均标明该纳米颗粒有杰出的生物相容性。因而，依据聚合物纳米载体的抗结核化疗有助于削减给药频率和药物剂量。然后能够下降药物的不良反应，增加患者依从性，且具有杰出的安全性。

  明胶是一种天然的、可生物降解的多功用聚合物，经过酸或碱水解动物胶原蛋白取得。明胶作为药物载体被广泛用于包封生物活性分子，具有操控药物开释、进步药物效果、增加药物安稳性等优势。Hikmawati等组成了增加链霉素的纳米羟基磷灰石-明胶可打针骨替代物（injectable bone substitute, IBS），研讨成果标明IBS样品在代表骨腔的羟基磷灰石支架上的注入性最高，并且对鼠肾成纤维细胞（BHK-21）和人肝细胞没有显着毒性，合适作为脊柱结核的候选医治计划。相同，张贺龙等制备了负载INH的壳聚糖-明胶/聚乳酸-羟基乙酸联合载药水凝胶。成果标明，与载药微球比较，该凝胶能够进步抑菌率，生物相容性杰出且释药缓慢，能够到达长时刻开释抗结核药物的意图，然后保持病灶区的有用浓度，有医治骨关节结核的潜力。但其作为药物投递纳米载体在体内的进程比方安排散布以及降解等方面还需求进一步研讨。

  无机纳米载体首要是指无机资料（如碳、介孔硅、钙、金、铁等）构建的纳米载体，具有制备简洁、易于外表润饰、载药率高、粒径小、尺度可调、比外表积大、生物相容性好等长处。其间，上转化纳米颗粒（upconversion nanoparticles, UCNPs）具有多种共同的性质，如优秀的光学安稳性、近红外光激起（较高的安排穿透才干）和生物毒性低一级长处，在分子成像、疾病检测和医治等方面都有巨大的运用潜能。近年来，UCNPs现已被用作递药载体以及光动力医治剂。Li等构建了新式无毒的纳米颗粒,评价其抗结核活性。研讨顶用海洋分枝杆菌（Mycobacterium marinum, M.m）替代结核分枝杆菌感染RAW 264.7巨噬细胞，将与被感染细胞共孵育2 h。在无光照条件下，对巨噬细胞内的M.m有内涵抗菌效果。而在980 nm激光照射下，诱导的抗菌光动力医治（photodynamic therapy, PDT）效应增强了其对M.m的抗菌活性，标明联合光照能有用按捺巨噬细胞内M.m的成长，在结核病医治方面具有巨大潜力。而金属纳米载体因为其小尺度、对细菌的选择性以及一些额定的抗菌功用，也有望成为一种用于结核病医治的新式载体。Ellis等规划了一种含有银（Ag）和氧化锌（ZnO）纳米颗粒的可生物降解的多金属微粒（multi-metallic microparticles, MMP），用于投递RFP至肺部。体外研讨成果证明了MTB感染的THP-1细胞能够有用吸取MMP，一同进步RFP的抗结核效果，标明MMP是一种可行的药物投递体系。此外，金属有机结构（metal-organic frameworks, MOFs）是由金属离子或离子簇和有机配体经过配位效果自拼装构成的具有高度规整的无限网格结构的聚合物。因其具有组成多样、易于外表功用化、结构可调、高孔隙率、比外表积（外表积/体积的份额）大及生物相容性好等特色，在药物控释、气体存储、生物传感和生物成像等方面具有宽广的运用远景。Wyszogrodzka-Gaweł等构建了负载INH的MOF Fe-MIL-101-NH2纳米颗粒，并在小鼠巨噬细胞RAW 246.9进步行了细胞生机和吸取研讨。成果标明该资料具有杰出的空气动力学功用，可完成INH的操控开释，且与原始的INH-MOF比较更简单被巨噬细胞吸收。别的，与其他体表里研讨共同，该MOF也具有杰出的安全性，标明其在个性化肺结核医治中具有必定的运用潜力。此外，还有一些无机纳米资料可作为药物投递载体。Tenland等制备了一种含有能够按捺结核分枝杆菌的新式抗菌肽NZX的介孔二氧化硅纳米颗粒（mesoporous silica particles, MSP）。成果标明，NZX-MSP能被细胞特别是原代巨噬细胞吸取。别的，在感染H37Rv的原代巨噬细胞和小鼠结核病模型中，与游离NZX比较，NZX-MSP显着促进了MTB的铲除。并且在医治浓度范围内，该MSP未对哺乳动物细胞显现毒性，标明其生物相容性杰出。Miranda等则规划了一种具有磁性呼应的多功用微粒体系（MPs），用于抗结核候选药物P3的肺部投递。研讨成果标明P3-MPs有利于肺泡堆积和肺泡巨噬细胞吞噬，并且具有pH灵敏的药物开释特性，能够依据医治要求在预订的时刻以需求的频率开释预订数量的药物，有利于进步结核病的医治功率和患者的依从性。

  现在，已有多种纳米载体用于结核病的医治，如纳米乳剂、脂质体纳米载体、聚合物纳米载体、明胶纳米载体等。这些纳米药物投递体系作为药物载体具有共同优势，如维护药物生物活性和安稳性，进步运载才干，可有口服或吸入剂型，可缓释给药，延伸药物效果时刻，可经过进步药物生物利费用然后进步效果，削减医治的剂量、频率和不良反应的产生，然后更好地改进患者对结核病医治的依从性等。

  但是虽然最近在依据纳米技能医治结核病方面的研讨取得了杰出发展，商业化纳米制剂的研制仍处于初级阶段。一方面需求进行更多的临床前研讨和临床研讨，需求严厉的质量操控及参数评价，如药物的安稳性、体内的安排散布及载体的细胞毒性等，才干完成商业化运用。另一方面，转向临床运用时，纳米递药载体在大规模制作、生物兼容性、安全性、整体本钱效益、可重复性等方面仍存在局限性。纳米技能为开发新的药物投递体系打开了一扇大门，为结核病的医治供给了新的途径。为了提前完成将试验室研讨转化为临床实践，需求更多有用的临床前研讨和财务支撑，才干完成这一方针。

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