纳米材料与新型药物制剂

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所属分类:蛋白质修饰

纳米材料与新型药物制剂 纳米(nm)是英文namometer的译音,是一个物理学上的度量单位,1nm是1m的十亿分之一,相当于45个原子排列起来的长度。当物质达到纳米尺度以后,即在1~100nm这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。
这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。
过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。
第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家,他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它的性能发现:一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电,也不导热。
磁性材料也是如此,像铁钴合金,把它做成20~30 nm大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高l 000倍。20世纪80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
将纳米科技运用于医药领域,将对恶性肿瘤、糖尿病和老年性痴呆等疾病的治疗带来变革。在改进传统的给药途径和方式的同时,运用纳米原理与技术生产的药物具有许多独特的优点,将对人类控制疾病提供非常简便、有效和实用的治疗手段。纳米药物具有以下特点。
1.抗菌效果突出
纳米抗菌颗粒可直接与菌体蛋白酶的琉基(SH)结合,使酶失去活性,导致依赖此酶的细菌无法生存,从而达到抗菌作用,可有效抑制并杀灭烧伤、烫伤及创伤表面常见的细菌,如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌(绿脓杆菌)、白色念珠菌及其他致病菌,而治疗烧伤、烫伤的难点就在于防止感染。
2.具有超强渗透性,提高透皮释放制剂的药效
纳米抗菌颗粒能迅速渗入皮下发挥杀菌消炎作用,并产生生物热效应,改善创伤周围组织的微循环,加速伤口愈合。并且,纳米抗菌制剂具有无毒、无刺激性、使用安全等优点。从目前研究结果来看,没有发现对人体产生毒副作用,因而在手术创口、外伤创面、炎症创面、压疮及糖尿病患者创伤不愈溃疡创面、烧伤和烫伤创面、植皮区创面的应用抗菌效果较理想。
3.控制药物的体内释放,提高生物利用度
当颗粒小于某一尺度时,较小颗粒的溶解度大于较大颗粒的溶解度。因此,通过控制药物颗粒大小就可以控制颗粒的溶解速率。许多非水溶性的药物常做成颗粒状可控释放的口服药粒,其颗粒大小是控制药物功效的关键。
由于许多活性成分的水溶性有限,当颗粒较大时,口服后在胃肠停留时间内,其活性成分的溶解和吸收量很有限,大部分通过代谢排出,既延误了治疗,也造成了浪费。纳米粒具有最大的溶解度,控制纳米粒的大小,可以控制药物释放速率,提高功效和药物利用率。
具有生物活性的各种肽类药物,如治疗高钙血症的降钙素(CT)、减少排斥反应的环孢素(cyclsporin)、治疗糖尿病的胰岛素等经纳米化后,其生物活性和吸收率均有显著提高。另一方面,非水溶性的药物可做成稳定的水悬浊液进行皮下注射,随血液循环,效果更好。
4.延长药物在体内的半衰期
许多半衰期短的药物因须每天重复给药多次,可能会因患者的依从性较差或无意漏服而直接影响应用效果。
由此,研究人员设想将分子生物学与纳米技术结合,预期可制成微小的直接包含药物52/-的分子机器,在体内循环过程中释放出治疗所需的药物,这一技术比缓释载药纳米微粒更为先进。许多须长期乃至终身用药治疗的疾病,如高血压、冠心病、糖尿病等的用药问题因此将会得到解决。
5.减少药物的不良反应
许多药物的体内分布无法令人满意,达不到治疗所期望的部位,或药物在治疗部位的浓度远低于血药浓度,使得药物虽有良好的药理作用但因严重的不良反应而应用受限。采用纳米技术,医生可以直接将药物或治疗基因送至患处,进行有的放矢的治疗。
6.运输方便
数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。药物可以制成纳米尺寸,直接注射到病灶,大大提高医疗效果,减少不良反应。抗肿瘤制剂可直接作用于癌细胞而不影响正常细胞的功能,从而为人类征服健康第一杀手带来了希望。
某些心血管用药可直接用于治疗部位,而不再通过体循环引起全身反应。发生在关节、子宫、五官等特殊部位以前无法给药的疾病也可得到很好治疗。
7.定向释放
定向释放尤其在肿瘤治疗方面更显出急迫性。因为抗癌药物除杀灭肿瘤细胞外,也会损伤正常细胞,引起恶心、呕吐、厌食、白细胞与血小板减少、口腔黏膜溃烂、腹泻、脱发等毒副作用。磁性载药纳米微粒的出现为更好地发挥纳米药物的疗效带来了新的希望,解决了靶向定位问题。
如将纳米磁性微粒做成抗癌药物载体与高分子材料相结合制成药物,然后注射到体内,再在外磁场导航下,使其固定在病变部位,而成为“磁控导弹”,从而可以显著提高药效,减少用药剂量,降低毒副作用。
也可以单纯用磁性微粒的制剂阻塞供应肿瘤营养的血管,使肿瘤消亡。或在阻塞的同时施以激光照射,加速肿瘤死亡,对难以开刀的部分采用此方法不失为一良策。
8.生物降解性
通过降解,载体与药物定向进入靶细胞之后,载体被生物降解,药物释放出来发挥疗效,避免了药物在其他组织中释放。
可降解性高分子纳米药物已经成为目前恶性肿瘤诊断与治疗研究中的主流,在相关的研究和发明中超过60%的药物采用可降解高分子生物材料作为载体,这类材料最突出的特点是生物降解性和生物相容性。通过成分控制和结构设计,药物载体可以完全降解成细胞正常代谢物质――水和二氧化碳。
9.克服生物天然屏障
机体有许多天然的生物屏障,如血脑屏障、血眼屏障、细胞生物膜屏障等,这些生物屏障保护机体不受损害,但也给一些疾病的治疗带来困难。随着载药微粒定位问题的解决及与细胞有较大亲和力的基质的研制,将会有一些特效药物被输送到上述屏障部位,用以治疗目前只能通过实施手术才能达到治疗目的的疾病。抗寄生虫药物也可直达虫体,而不对人体产生丝毫危害。

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