导语:血管疾病,主要包括动脉粥样硬化、炎症性血管疾病、功能性血管疾病、血管内真性肿瘤性疾病等。在人类疾病死亡原因中已接近首位。在相关疾病的发展过程中,血管损伤、血管炎症、新血管的生成等都严重威胁人类的生命健康。
01血管疾病在人类疾病死亡原因中已经居于首位,威胁人类的生命健康
血管疾病,主要包括动脉粥样硬化、炎症性血管疾病、功能性血管疾病、血管内真性肿瘤性疾病等。在人类疾病死亡原因中已接近首位。在相关疾病的发展过程中,血管损伤、血管炎症、新血管的生成等都严重威胁人类的生命健康。因此,研发治疗血管性疾病的药物已刻不容缓。
血管性疾病的病症部位不易观察与治疗,药物虽能到达病症部位发挥疗效,但由于分布特性等因素的影响,治疗效果和安全性却未必理想。因此合理设计治疗药物的递送系统以更好地服务临床治疗需要显得至关重要。
血管内皮上具有丰富的脉管结构,为心脑血管疾病、癌症、炎症和氧化应激等血管性疾病的治疗提供了多个靶点,为血管靶向纳米粒的成功研发提供了更多的可能性与可行性。血管靶向纳米粒针对血管性疾病的发病机理及部位,利用特异性或非特异性的载体包载治疗药物输送至血管壁及壁外的组织结构。
血流中,血管靶向纳米粒在壁上定位粘附结合,释放药物局部发挥药效,治愈疾病。目前血管靶向纳米粒在血管性疾病的治疗、检测、显示肿瘤血管和组织结构等方面均疗效显著,为血管性疾病的诊断与治疗提供了新的途径。
02了解血管靶向治疗的策略,研发治疗血管性疾病的药物已经刻不容缓
1、磁靶向策略
磁靶向纳米粒是指将具有磁性的载药纳米粒在外部磁场的作用下靶向病变部位,发挥药效治疗疾病,在减少了其他组织不良反应的同时也提高药物的利用率。磁性纳米粒具有纳米效应,几乎没有细胞毒性,能被血管内皮细胞和单核细胞很好地耐受。
其外加磁场使注入的纳米粒偏离,在损伤的血管壁上积累增加,证明了磁靶向纳米粒靶向病变部位的可行性。近年来被广泛地应用到生物医学领域,如磁共振显像,血管疾病的诊断与治疗等。磁靶向纳米粒在血管中的行为与聚集的功效,取决于磁场所施加的力与水动力、流动的血细胞产生的力和剪切效应等的相互作用。
纳米粒的小体积和/或缺乏足够的动力导致其在病变动脉血管中的积累不足,流动条件下纳米粒的磁捕获效率低下,影响药物的疗效。经过优化,沿动脉壁观察到改进型月桂酸/白蛋白涂层的超顺磁性氧化铁纳米粒(SPIONs)和交联葡聚糖涂层的SPIONs铁含量显着增加。
红细胞在动脉瘤中的存在和流变行为使交联葡聚糖涂层的SPIONs的磁性积累增加,提高了交联葡聚糖涂层的SPIONs的捕获效率,在足够强的外部磁铁的引导下,实现了动脉血管壁的磁靶向。
2、增强通透性与滞留效应策略
纳米粒在肿瘤中的积累主要基于增强的通透性和滞留效应(EPR)。实体瘤中血管丰富、血管壁的间隙较宽、结构完整性差,使大分子类物质和脂质颗粒具有选择性高通透性和滞留性,在肿瘤组织中选择性分布,增加了药效并减少系统副作用。
将纳米粒输送到实体肿瘤的障碍之一是肿瘤血液阻塞或栓塞导致的增强通透性和滞留效应(EPR)的降低,因此增强EPR是血管靶向治疗肿瘤的重要方式。NO是一种传统的血管扩张剂,能够增强EPR。基于一氧化碳(CO)参与EPR效应的血管介质性能,选取不同的CO生成剂与抗癌纳米药物组合。
在不同的移植实体瘤模型中均表现出增强的抗癌作用,通过在实体肿瘤中产生CO,增强EPR效应,使肿瘤中纳米粒的累积增加了2-3倍,且药物在正常组织中的积累并没有增加。由此发现,在实体瘤的治疗中,利用EPR效应,将NO、CO等与载药纳米粒进行偶联,显著提高了药物在实体瘤中的积累和治疗效率。
3、主动靶向策略
血管内皮细胞(VEC)是覆盖全身血管内膜的单层细胞群,其上丰富的受体系统,为血管内皮主动靶向提供了可行性。近20年的研究证明VEC在血管性疾病所引起的组织缺血、炎症反应、氧化应激等病理综合症中起着核心作用。
4、靶向选择蛋白策略
选择蛋白是血管内皮细胞(EC)炎症的表面标志物,主要参与白细胞与血管内皮细胞之间的识别与粘着。选择与活化内皮细胞上的E-选择蛋白具有高亲和力的结合肽(Esbp),制备了负载地塞米松的Esbp修饰的牛血清白蛋白(BSA)纳米粒,该纳米粒在体外的人脐静脉内皮细胞和体内的急性肺损伤(AKI)小鼠模型肺中被有效摄取,具有良好的靶向能力和生物相容性,并有效抑制炎症。
P选择蛋白,在内皮细胞和血小板上表达的-kDa糖蛋白,在血管内皮细胞的炎症表达中,也同样具有重要的意义。用E和P选择蛋白结合的碳水化合物官能化磁性纳米粒,在脑血管中靶向积聚,脑半球中选择蛋白的表达显著增加。血管损伤时,特定炎症因子的表达,为血管靶向纳米粒的主动靶向提供了特异性与可行性。
5、仿生靶向策略
仿生靶向是近年来新兴的靶向策略,从各种细胞(红细胞,血小板,白细胞,中性粒细胞,单核细胞,免疫细胞等)中提取的细胞膜蛋白能够赋予纳米颗粒具有增加的循环和靶向功效,在长血液循环,免疫逃逸,肿瘤靶向等方面疗效显著,被用来特异性递送药物以改善药物的治疗功效。
血小板由于其形状、柔韧性和复杂的表面相互作用,能够与血管损伤部位的血管壁特异结合。基于此,在血管损伤部位定向增强、特异性粘附和止血等方面设计合成了血小板样纳米粒。采用聚合物/蛋白质外壳材料制备的血小板样纳米粒,经过修饰能有效地模拟和改善天然血小板的止血功能。
结语:血管靶向纳米粒为血管性疾病的检测、诊断、治疗等方面开辟了新的道路,其高靶向性、高安全性与稳定性、副作用小等特点,显著提高了血管性疾病治疗药物的药效,且降低了用药量,为血管性疾病的治疗开辟了新的时代。虽然目前血管靶向纳米粒的研究还面临着些许考验,但随着靶向策略的不断优化,相信个体化靶向治疗血管性疾病将在临床上被广泛应用。