納米材料在癌癥治療方面的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

1、新型納米生物醫(yī)藥材料 結(jié)課論文專業(yè)；應(yīng)用化學(xué)姓名：許偉通學(xué)號：3130821007題目：納米材料在癌癥治療方面的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望納米材料在癌癥治療方面的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望摘要：到目前為止，癌癥的有效診斷和治療仍然是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。癌癥的有效治療要求及早、 準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)，從而實現(xiàn)及時治療，改善治療效果。近年來，納米材料和納米技術(shù)高速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，為建立有效的癌癥診斷和治療技術(shù)提供了新的契機。納米科學(xué)是一門涵蓋多種學(xué)科的新興學(xué)科，其發(fā)展極大的促進了包括醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、 電子學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科的進步。尤其是它在癌癥治療方面意義重大。國內(nèi)外研究表明，納米藥物在治療重大疾病方面具有無可比擬的獨特

2、性質(zhì)和優(yōu)勢。2002 年以來， 美國、日本、歐盟等發(fā)達國家和地區(qū)先后組織和實 施了較大規(guī)模的納米藥物計劃。如美國國家癌癥研究所于2004 年9 月正式成立納米科技攻克腫瘤聯(lián)盟 ，投入 1.443 億美元的啟動資金，資助以納米科技為基礎(chǔ)的抗腫瘤藥物研究和此類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制訂。我國于 2001 年11 月正式實施“納米生物效應(yīng)與安全性研究”計劃，并在中國科學(xué)院高能物理研究所建立了中國第一個“納米生物效應(yīng)與納米安全性實驗室”，從納米材料的生物效應(yīng)以及納米抗腫瘤藥物的研制和機制著手，開始系統(tǒng)地研究。1. 磁性納米材料 磁性納米材料：應(yīng)用磁流體過熱治療腫瘤是利用腫瘤細胞和正常細胞對熱的敏感性不同 ,通過將

3、磁性納米顆粒注射到腫瘤組織 , 然后在外加交變磁場的作用下產(chǎn)生能量。將產(chǎn)生的能量均勻釋放給腫瘤組織 , 由于腫瘤中的血液供給不如正常組織充足致使腫瘤細胞中熱量擴散較慢, 結(jié)果造成局部溫度升高 (一般控制在 42-46 ) , 從而達到殺死腫瘤細胞的目的。經(jīng)研究表明由于磁滯效應(yīng)很低，超順磁性納米顆磁性納米材料; 1.1磁性納米材料作為載藥系統(tǒng)的類型。目前常見的納米載藥系統(tǒng)的類型：1.微乳 2.生物可降解納米粒3.脂質(zhì)體4.固體脂質(zhì)納米粒5.磁性納米粒6.基因轉(zhuǎn)導(dǎo)納米粒。其中磁性納米粒是一種廣泛應(yīng)用于癌癥治療及診斷的磁性材料，醫(yī)用磁性納米載體主要由鐵微粒和其他活性成分構(gòu)成的納米微球，其粒子本身具有

4、生物相容性，并可在體內(nèi)完全代謝。這些納米微球具有較強的藥物承載能力，抗癌藥物以及抗體、活性蛋白和小分子多肽等物質(zhì)通過一定的物理吸附或化學(xué)鍵與其相連并配合載液形成磁靶向載體系統(tǒng)。1.2磁性納米材料介導(dǎo)靶向化學(xué)藥物治療。傳統(tǒng)化學(xué)治療的最大弊端就是其相對非特異性，服用的治療藥物廣泛分布到全身各個系統(tǒng)結(jié)果導(dǎo)致了顯著的副作用：藥物不僅攻擊腫瘤細胞而且也攻擊正常的組織細胞。這些副作用導(dǎo)致長時間服用此類藥物的困難，但如果這些藥物的作用位點能夠被定位，那么此類藥物在人體內(nèi)的長期應(yīng)用變?yōu)榭赡堋Ｈ判约{米材料誘導(dǎo)高熱對骨腫瘤的治療。應(yīng)用磁流體過熱治療腫瘤是利用腫瘤細胞和正常細胞對熱的敏感性不同 ,通過將磁性納米顆

5、粒注射到腫瘤組織 , 然后在外加交變磁場的作用下產(chǎn)生能量再粒的特效吸收率高于鐵磁性納米顆粒。而高熱導(dǎo)致腫瘤細胞死亡的機制，目前認為是由于高熱誘發(fā)了HSPS的表達，從而激活了自身免疫反應(yīng)，引發(fā)腫瘤細胞的凋亡。-陳慶梅，宗小林  【1.刊名：微納電子技術(shù)  2009 】2光動力治療癌癥 光動力治療癌癥是現(xiàn)代癌癥治療的一種重要手段，具有微創(chuàng)性、不良反應(yīng)小、靶向高等性優(yōu)點。光動力學(xué)治療中將光敏劑，一類本身穩(wěn)定無毒性，但可以在特定波長光束照射下生成強氧化性物質(zhì)單線態(tài)氧的有機分子，預(yù)先注入機體，由于腫瘤組織高吸收、低代謝，經(jīng)一段時間特異性沉積在腫瘤組織。再

6、以特定波長的光輻射激活藥物，產(chǎn)生單線態(tài)氧和自由基等殺死腫瘤細胞，達到治療目的。目前常用的光敏劑主要是卟啉衍生物，這些分子對腫瘤組織缺乏靶向性，在病灶難以富集達到有效濃度，影響治療效果。2）光敏分子多為疏水性分子，易團聚，在體內(nèi)不易傳輸?shù)讲≡睢?）理論上光動力療法適用于所有腫瘤的治療，但目前主要用于體表惡性腫瘤、食管癌、胃腸道腫瘤、口腔腫瘤、膀胱癌等的治療。這主要因為是光敏劑需要吸收可見光，而可見光在人體組織的穿透能力較差，治療不能深入到組織內(nèi)部，多局限于表皮或淺組織區(qū)域的腫瘤部位以上這些缺點極大地限制了癌癥光動力治療的臨床應(yīng)用，而納米技術(shù)的飛速發(fā)展為解決上述難題提供了新思路。近年來，越來越多的

7、研究表明利用熒光上轉(zhuǎn)換納米材料最有可能解決上述難題。采用熒光上轉(zhuǎn)換納米粒子作為光敏劑載體進行癌癥光動力治療具有以下優(yōu)勢：1）由于實體瘤的高通透性和滯留效應(yīng)（enhanced permeability and retention effect，EPR），上轉(zhuǎn)換納米粒子可以在腫瘤部位富集，并且可以在上轉(zhuǎn)換納米粒子表面修飾靶向分子，從而從被動靶向效應(yīng)和主動靶向效應(yīng)兩個方面克服傳統(tǒng)光動力學(xué)治療靶向性不強的問題。2）經(jīng)過表面修飾，可以得到親水性的上轉(zhuǎn)換納米粒子。因而上轉(zhuǎn)換納米粒子可以作為載體負載疏水性的光敏劑分子，解決光敏劑易團聚及難以輸運的問題。3）近紅外光（波長通常在7001 000 nm的范圍）穿

8、透深度比可見光的穿透深度大一個數(shù)量級，而且對正常組織和細胞具有較低的光毒性，因此是理想的光動力學(xué)治療的光源。熒光上轉(zhuǎn)換納米粒子可以被近紅外光激光激發(fā)（980 nm），然后轉(zhuǎn)換為可見光，再由可見光激發(fā)其負載的光敏劑，近紅外光在體內(nèi)的穿透能力強，可以克服光動力治療難以深入組織內(nèi)部的難題。4）通過改變摻雜稀土離子，熒光上轉(zhuǎn)換納米粒子的發(fā)光從紫光到近紅外都可調(diào)控（如Yb，Er：650 nm，550 nm；Yb，Tm：365，480，800 nm），這樣可以匹配不同吸收波長的光敏劑，充分利用現(xiàn)有光敏劑資源。5）近紅外連續(xù)激光器小巧緊湊，能量高，價格便宜，為這種熒光上轉(zhuǎn)換納米粒子的在光動力治療實際應(yīng)用提供

9、了良好條件。由此可見，將以熒光上轉(zhuǎn)換納米粒子為基礎(chǔ)的復(fù)合多功能光敏納米粒子引入光動力療法，最有可能克服目前制約光動力治療的諸多難題，推動光動力治療癌癥的發(fā)展?！?熒光上轉(zhuǎn)換納米材料在光動力學(xué)治療癌癥中的應(yīng)用*】3癌癥診斷的新型試劑 3.1納米技術(shù)已經(jīng)成為癌癥治療的一種新型而有巨大前景的手段傳統(tǒng)的化學(xué)療法、放射療法以及外科切除手術(shù)等在治療癌癥時往往存在許多局限，比如：由于到達腫瘤部位的藥物劑量不足導(dǎo)致的療效不佳；因非特異性的抗癌藥物遞送導(dǎo)致的毒副作用；長期單一療法導(dǎo)致的藥物耐受；以及不完全的外科手術(shù)切除導(dǎo)致的腫瘤復(fù)發(fā)等舊j因此，對于一次有效的癌癥治療的關(guān)鍵在于到達腫瘤位點的藥物濃度足以殺死癌變細

10、胞，而對周邊正常細胞損害很小，要求采用適當(dāng)?shù)牟呗砸赃_到靶向的癌癥治療納米粒子能夠以被動及主動的方式在腫瘤部位富集，這為腫瘤的最優(yōu)化治療提供了極大的便利尺寸在幾十至幾百納米大小的粒子能夠通過增強的滲透和潴留(EPR)作用穿透缺陷的腫瘤血管而在腫瘤組織內(nèi)富集，從而實現(xiàn)被動的腫瘤靶向舊。1；同時，納米粒子亦含有巨大的活性表面提供給各種各樣的靶向連接分子結(jié)合，以實現(xiàn)納米粒子的主動腫瘤靶向功能超大的比表面積同樣賦予了納米材料作為優(yōu)秀的抗癌藥物載體的能力另一方面，部分納米材料本身也能作為一種治療試劑用于癌癥的治療，如光熱治療。 3.2石墨烯自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)迅速成為納米科學(xué)領(lǐng)域中的一顆明星

11、68;1。石墨烯是一種二維(2D)的以sp2雜化碳原子排列成蜂窩狀的六角平面碳網(wǎng)絡(luò)，是目前已知的最薄的材料鑒于其獨特的表面化學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)，石墨烯及其氧化衍生物氧化石墨烯(GO)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中表現(xiàn)出了巨大的潛能¨相對于其他納米材料，GO在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用有著獨特的優(yōu)勢：(1)制備成本低，將廉價的碳原料通過簡單的化學(xué)方法即可制得大量的GO材料，有利于GO在l|缶床上的應(yīng)用|；(2)2D平面狀的碳結(jié)構(gòu)使得GO擁有巨大的比表面積，可以用于各種治療藥物的高通量運載¨刮；(3)GO具有很好的水溶性，源于其表面富含負電荷的含氧基團(環(huán)氧基、羥基和羧基)；(4)獨特的2D結(jié)構(gòu)同樣適合

12、于以GO為基礎(chǔ)的納米復(fù)合材料的構(gòu)建；(5)GO的生物毒性還存在著一些爭議，但從現(xiàn)有資料來看，相對于其他應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的納米材料，如金納米材料、碳納米管和量子點等，GO展現(xiàn)出了更為良好的生物相容性¨鑒于此，GO及其衍生材料已經(jīng)被發(fā)展為一種很有前景的納米生物材料用于癌癥研究中，包括腫瘤診斷、【3氧化石墨烯：一種用于癌癥診斷與治療的新型納米試劑】4其他納米材料在治療癌癥方面應(yīng)用納米銀：有抗癌特性，能夠通過誘導(dǎo)癌細胞凋亡促進癌細胞死亡。能夠影響癌細胞流動進而抑制細胞增殖?？梢宰鳛槊浇閷⑺幬锏确肿觽鬟f到細胞內(nèi)，作用于細胞膜，在激光加熱的條件下，增強細胞內(nèi)溶酶菌的作用，使細胞膜通透性增加，將

13、藥物送進細胞內(nèi)。應(yīng)用外源中的光和熱將癌細胞加熱到一定溫度殺死癌細胞，但是又會損失正常細胞，有了納米銀，吸收光和熱，正常細胞的損害將會降到最低。納米金：具有新結(jié)構(gòu)和新性能的多功能納米金殼內(nèi)層以結(jié)構(gòu)獨特的中空介孔夾心二氧化硅為核其表面包覆金殼，納米金殼以其物理化學(xué)性質(zhì)等離子體共振性質(zhì)為基礎(chǔ)，經(jīng)近紅外激光照射，可將近紅外激光光能轉(zhuǎn)化為熱能，并配以夾 E,-氧化硅對多種化療藥物的裝載控制緩釋技術(shù)，高效低毒可殺死腫瘤細胞。-姚彥紅，郭朝霞  【4刊名：哈爾濱醫(yī)藥  2013】功能納米材料：功能納米材料治療分為光動力治療和光熱治療。光動力治療主要是利用光敏分子在光照

14、條件下產(chǎn)生單線態(tài)氧或活性氧自由基，從而殺死腫瘤細胞。碳基納米材料用于光動力治療，其他無機納米材料用于光動力治療，上轉(zhuǎn)換納米材料用于光動力治療。金基納米材料用于光熱治療，碳基納米材料用于光熱治療，除了金基、碳基納米材料外，其他的無機納米材料在近紅外區(qū)具有很好的光學(xué)吸收也可以用于光熱治療?！?程亮，汪超，劉莊 刊名：中國腫瘤臨床  2014】納米粒：抗癌納米粒的直徑應(yīng)在10100 nm范圍內(nèi)，大小在幾百納米的納米粒，能夠從血管里滲漏出來并在腫瘤內(nèi)蓄積，還可在細胞外間隙進行有限的擴散。靶向配體的引入可以使納米粒與細胞表面產(chǎn)生特異性相互作用，它在納米粒最終的定位過程中發(fā)揮

15、著關(guān)鍵的作用。靶向配體能使納米粒和細胞表面受體結(jié)合，從而使納米粒通過受體介導(dǎo)的內(nèi)攝作用進入細胞，使得細胞死亡。靶向配體的主要作用是增加藥物在癌細胞的吸收并減少其在正常組織的蓄積，納米粒的膠體性質(zhì)將決定其在體內(nèi)的生物分布，而靶向配體可提高藥物在目標(biāo)腫瘤內(nèi)的胞內(nèi)吸收。【6孫曉靜  刊名：醫(yī)學(xué)綜述  2012】5納米技術(shù)在治療癌癥方面的展望納米技術(shù)在癌癥治療方面有很大的作用，國家每年死于癌癥的人越來越多，同時，納米技術(shù)作為一項比較新的技術(shù)，它的作用是不可估量的，它的發(fā)展歷史也不長久，但是取得的成果很驚人，它的發(fā)展速度一定會越來越快，將會有一大批優(yōu)秀學(xué)子奮斗與此，它在癌癥方面也會越來越成功，很多人將因此活得更長久。神奇的納米技術(shù)！ 參考文