FMH | 东南大学廖志新教授课题组: 纳米机器人在肿瘤药物递送中的研究进展

Introduction

据统计2020年全球每年新发肿瘤病例1930万例,其中死亡病例近1000万,是当前危害人类健康的重要疾病之一。常见肿瘤治疗方式有手术治疗、化学药物治疗、生物免疫治疗和物理治疗(如放射治疗等)。但化疗作为最有效的抗肿瘤方法之一,常用药物可按来源大致分为化学合成药物、植物来源药物、微生物来源药物、生物技术药物等。目前临床使用的化疗药物大多针对核酸、蛋白质和致癌信号通路等靶点,在杀死肿瘤细胞的同时可能损伤正常细胞的结构和功能,单药治疗易造成肿瘤细胞P-糖蛋白表达增加、药物靶点改变、细胞膜组成变化等,致使出现多药耐药性和全身毒副作用。

结合肿瘤多见扩散、转移、复发、异质性和逃脱免疫系统监测等因素,单一治疗通路往往难以达到预期效果,基于化疗的联合治疗给患者带来了新的希望,旨在将不同类型的药物或治疗方式协同运用,通过抑制多种肿瘤细胞增殖发展的信号通路,提高抗肿瘤药物的杀伤能力,从而延长生存时间。近年多见化疗与光动力疗法、化疗与免疫治疗、化疗与放疗、化疗与光热疗法等多途径多组合方式,均显示出更好的临床治疗效果,但仍存在药物剂量方案繁复、不同药物间比例难以控制、药物抵达肿瘤部位时间难以控制、非选择性组织细胞毒性难以避免等限制因素,最终导致联合治疗差强人意。

东南大学廖志新教授课题组关注纳米机器人在提升肿瘤药物治疗效果、降低其他组织器官副反应方面具有良好的应用前景。

Results and Discussion

随着智能时代的到来和机器人技术的迭代,机器自宏观聚焦至微观纳米尺度,并由此开启生物医学领域的全新技术维度。目前对纳米机器人的尺寸尚缺国际统一定义,科研人员通常将本体尺寸介于1nm~1μm之间的称为纳米机器人。得益于精巧的尺寸,纳米机器人可以无创或微创进入,并在狭小空间内运动,克服了现有宏观技术可能存在的精准性或靶向性限制因素,可经由微观尺度、具有灵活性和可控性的纳米作业实现纵深探索。因此,纳米机器人在药物治疗方面,尤其在强调精准靶向治疗的肿瘤药物递送方面颇具前景。诸多科研人员开展纳米机器人的合成开发和应用研究,将之用于体内外检测、药物递送、生物组织修复、微操作及装配等,印证了其在医疗领域具有重要的研究价值和潜在的临床应用前景。

肿瘤药物治疗一般通过化学合成药物抑制肿瘤细胞的增殖,通常是一种全身性的治疗策略。随着药物循环扩散至全身,在控制癌细胞转移的同时,会对正常细胞的生长增殖不利,引起较大副反应。化疗药物渗透性不佳,导致治疗过程中抑制癌细胞生长的反应不充分,以及肿瘤细胞出现多重耐药性等难题,是影响肿瘤药物治疗效果的关键因素。纳米机器人可通过药物的负载包裹和路径编辑,实现“识别-渗透-逆转-消除”的新化疗模式,改善药物穿透能力和多药耐药性的有效逆转。亦可以通过特征细胞的生物识别能力,实现纳米机器人在实现肿瘤细胞的特异性识别之后,激活相关反应(如被细胞吞噬等)以穿透入肿瘤组织并释放药物。由此,负载抗肿瘤药物的纳米机器人,可以在保护正常细胞组织免受药物攻击的基础上,改善化疗药物的肿瘤穿透能力,优化治疗效果。


Conclusion


综合现有研究可见,纳米机器人的微观尺寸和多源驱动,为实现体内运动效能、靶向路径规划、生物屏障穿透和高效药物递送提供了技术基础,在提升肿瘤药物治疗效果、降低其他组织器官副反应方面具有良好的应用前景。目前相关研究多处于机制基础和体外或动物试验阶段,基于临床的体内安全性、可视性和临床疗效研究鲜有,故在纳米机器人的临床转化和实际应用层面尚存挑战。


作者简介


第一作者

王瑾,江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)

1)江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)营养科副主任营养师、硕士研究生,博士在读(东南大学化学化工学院)

2)江苏省临床营养科质控中心秘书,江苏省老年医学学会营养与食品安全分会委员,中国老年学和老年医学学会营养与食品安全分会青年委员,江苏省康复医学会重症康复专委会委员,南京医科大学第一临床医学院营养教研室讲师。

3)曾获中华医学科技奖之“医学科学技术普及奖”1项,获“江苏省科学技术奖”1项,获江苏医学科技奖之“医学科普奖”1项,获“南京医科大学第一附属医院2017-2018年度优秀教学成果”奖1项。

4)授权外观设计专利1项、实用新型专利1项,参编营养教材1本,著作权3项,以第一作者正式发表学术论文19篇,其中中文核心6篇、英文2篇。

5)目前主要研究方向为危重症及围手术期患者的营养支持,康复患者营养支持,营养专科质量控制。

通讯作者

廖志新,江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)

1)东南大学化学化工学院教授、博士生导师

2)研究方向:天然药物活性成分研究,中药新药开发(新药化学成分、工艺、药理、剂型研究),中西药质量标准研究,生物利用度、生物等效性测量,药物杂质含量分析。

3)近5年主持国家自然科学基金面上项目2项,主要参与科技部国家重点研发计划1项。


论文网址https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2024.9420025