Small:光响应型智能纳米药物递送系统研究现状及展望

近年来,刺激响应型的智能纳米药物递送系统(Drug Delivery System,DDS)在疾病(如肿瘤等)的成像监测病症、靶向药物运输、可控药物释放等生物医学领域的应用日益受到人们的关注。其中,光响应型DDS系统因其具备:(1)时间/空间可调控性,能够精确地控制药物分子在特定的病变细胞及组织中有效的释放,以减少药物对正常组织的毒性;(2)相比于其他刺激(如pH或氧化还原反应等被动刺激),光刺激能够主动控制药物的快速释放;(3)有效的控制纳米载体靶向性,并在一定波长范围内对生物体进行无创治疗。

近日,青岛科技大学高分子科学与工程学院赵玮、孙靖江博士和澳大利亚昆士兰大学生物工程与纳米技术研究所张润博士系统评述了光控智能纳米药物递送系统研究的最新进展。该论文从光响应型小分子和聚合物的结构及光响应机制入手,介绍了包括光致分解、光致异构化、光致交联、光降解等光化学反应,并探讨了聚合物纳米颗粒在光控药物纳米载体方面的应用。以双光子吸收技术和上转换发光材料在在纳米DDS中的构建和应用,总结了近年来光响应型纳米DDS在体外及动物体内肿瘤治疗的最新研究进展。

光响应型纳米DDS的基本构建思路为:将光照敏感的小分子或聚合物与纳米载体通过物理或化学作用形成纳米复合体系,通过光照刺激分子化学键断裂或分子构象变化,从而引发纳米载体的破裂、形变或降解以实现对治疗药物的有效释放。一般情况下,光响应型化合物分子或基团对紫外或可见光照射敏感,激发波长200-700 nm。考虑到紫外/可见高能量光子的组织穿透性差和光毒性高的问题,低能量光子辐射的光响应纳米载体的开发及应用,尤其是近红外 (NIR,激发波长700-1000 nm) 光响应纳米复合物受到了广泛的青睐。该类光致药物释放系统通常是以反斯托克斯(Anti-Stokes)效应的双光子吸收和光子上转换过程将低能量光子辐射转变成高能量的紫外可见光来实现的。

虽然,光响应型纳米DDS在肿瘤检测和治疗中的应用已经取得了很大进展,但是目前仍然还有很多问题亟需解决。例如,如何提高药物递送效率和保证纳米DDS的生物安全性一直是科学家们在该领域的研究重点。通过成像实时跟踪药物释放实现精准治疗;多功能药物复合纳米体系下的诊疗多样化;光响应型远红外(NIR-II)纳米DDS以实现深层次穿透和提高递药效率;提高DDS的体系的光灵敏性、生物成像监测、治疗性能等可能为光响应型纳米DDS未来发展的新方向。

相关论文以Remote Light-Responsive Nanocarriers for Controlled Drug Delivery: Advances and Perspectives为题发表在Small(10.1002/smll.201903060)上。