距离 Alec Bangham 发表关于封闭磷脂结构(后来称为脂质体)的开创性论文 1 已经过去了近 60 年。同时,距离在佛罗里达州盖恩斯维尔举办的首届脂质体研究日也已过去了 22 年。在此期间,该领域蓬勃发展,已有 10 多种脂质体和脂质纳米颗粒产品获得 FDA、EMA 和其他全球批准,用于治疗各种疾病。两种最成功的小分子药物脂质体制剂是 Doxil ® 和 Ambisome ®,Doxil ® 的销售额超过 10 亿美元/年,成为轰动一时的产品,而 Ambisome ® 的销售额在 5 亿美元左右。最近,核酸药物的脂质纳米颗粒 (LNP) 制剂开始崭露头角,首先是 2018 年 FDA 批准了第一种 siRNA 药物 Onpattro ®。最近,COVID-19 LNP mRNA 疫苗 SpikeVax ® 和 Comirnaty ® 的巨大成功让全世界认识到了脂质体/LNP 技术的重要性。脂质体/LNP 递送系统剂量达数十亿,销售额达数百亿美元,在遏制 COVID 大流行中发挥着关键作用,取得了巨大成就。我们祝贺所有通过数十年的基础和应用研究为这一非凡记录做出贡献的人。
摘要:免疫治疗已成为癌症治疗的主要策略之一。与传统治疗方法不同,免疫治疗通过触发系统性抗肿瘤免疫反应可以治疗原发性肿瘤和远处转移性肿瘤,甚至可以在引起免疫记忆形成后防止肿瘤复发。然而,免疫治疗在临床实践中仍然存在患者反应率低和严重的免疫相关不良事件的问题。在这方面,纳米药物介导的治疗与免疫治疗相结合可以调节肿瘤免疫抑制微环境,从而增强抗肿瘤免疫。特别是第二近红外(NIR-II)光热疗法(PTT),利用光转换产生热量来杀死癌细胞,在与免疫疗法相结合方面表现出独特的优势。本文总结了纳米药物工程化用于NIR-II PTT联合免疫治疗的最新进展。重点介绍了纳米药物介导的 NIR-II PTT 在诱导免疫原性细胞死亡和重新编程肿瘤免疫抑制微环境以促进免疫治疗中的作用。还详细介绍了用于癌症 NIR-II PTT 联合免疫治疗的 NIR-II 吸收有机和无机非金属和无机金属纳米药物的开发。最后,提出了这些纳米药物用于联合免疫治疗的当前挑战和未来前景。
肌营养不良症 (MD) 是一组罕见的遗传性疾病,会导致骨骼肌逐渐无力,并出现营养不良病理表型。它们分为九种主要类型:肌强直、杜兴氏、贝克尔、肢带、面肩肱型、先天性、眼咽型、远端型和埃默里-德雷富斯型 (Mercuri 等人,2019)。其中,成年人最常见的形式是肌强直性营养不良症 (DM),每 3000 人中就有 1 人受到影响,是由 DMPK(DM1:# 160900)或 CNBP(DM2:# 602668)基因座突变引起的(Mateos-Aierdi 等人,2015)。另一方面,儿童期最常见、最严重的遗传性营养不良症是杜氏肌营养不良症 (DMD,ONIM:#310200),每 5000 名新生男婴中就有 1 名患有此病 (Mendell 等人,2012 年),其原因是肌营养不良蛋白基因突变导致蛋白质完全缺失 (Ervasti & Sonnemann,2008 年;Hoffman 等人,1987 年)。总体而言,MD 涉及 40 多个基因的突变,这些基因导致不同的发病分子机制(详见 (Mercuri et al., 2019))。除了 MD 之外,在其他病理生理情况下也会观察到肌肉功能缺陷,例如大面积创伤、癌症或肌肉废用导致的萎缩(即身体固定后)(Sartori et al., 2021),或与年龄相关的肌肉质量损失、肌肉减少症(Muñoz-C anoves et al., 2020),这给不同的国家卫生系统带来了沉重的负担。因此,旨在改善生理和病理情况下的肌肉功能的策略和干预措施仍然是科学和医学界面临的关键挑战。在这种背景下,纳米医学提供了大量前所未有的工具,可以彻底改变我们看待骨骼肌疾病再生医学的方式。一方面,组织再生纳米医学利用纳米尺度材料作为药物输送系统 (DDS),利用细胞水平的内源性运输在纳米长度尺度上主动驱动这一事实 (Pozzi et al., 2014)。纳米粒子 (NPs) 的高表面体积比有利于生长因子 (Z. Wang, Wang, et al., 2017)、寡核苷酸 (Roberts et al., 2020)、细胞因子 (Raimondo & Mooney, 2018) 和其他生物活性剂的负载,以促进组织再生,而丰富的表面化学性质允许用靶向配体修饰 NPs,以确保更精确的输送。通过保护其有效载荷免于降解,NPs 可提高其药代动力学和生物利用度 (Fathi-Achachelouei et al., 2019)。就材料组成而言,有机纳米颗粒(即脂质体、聚合物、固体脂质纳米颗粒)具有悠久而成功的临床应用历史,可以保证良好的生物相容性和生物降解性(Colapicchioni,2020 年)。而无机纳米颗粒(即金属、氧化物、碳基、二氧化硅等)则表现出更高的化学稳定性,更容易合成和功能化,并且对内部(pH、温度、氧化还原电位)和外部(光、超声波和磁场)刺激具有良好的响应性(Mclaughlin 等人,2016 年)。此外,这些 NP 的独特光学特性(荧光、等离子体吸光度等)允许它们作为成像剂使用,因为它们允许在纳米图案支架或 DDS 内进行卓越的时空控制。然而,尽管具有这些吸引人的特性,无机 NP 在临床转化方面还不够成熟,而且它们的潜在毒性是一个值得关注的重要问题(Yang 等人,2019 年)。纳米医学彻底改变了骨骼肌再生的第二个领域是生物工程方法。骨骼肌再生研究的很大一部分集中在合成仿生支架以供细胞附着和生长以维持组织重建。纳米级材料的主要优势之一是可以优化这些支架的物理和生物特性,从而实现高度定制的平台。不同的纳米材料被用于优化支架的物理特性(即机械强度、电导性)并提供可控的生物活性剂释放。在这种情况下,纳米纤维支架通过改善系统架构提供拓扑支持以引导肌纤维分化和排列。另一方面,导电支架利用骨骼肌组织的内在兴奋性来调节肌肉细胞的存活、增殖和分化特性(Langridge 等人,2021 年)。本综述概述了纳米材料在肌肉疾病中的应用,重点介绍它们在组织工程方法和作为 DDS 的应用,并探索某些无机 NP 作为免疫调节剂的内在潜力(图 1)。本研究还将讨论该领域的未来前景以及限制这些纳米系统从实验室到临床的有效转化的困难。骨骼肌再生研究的很大一部分集中在合成仿生支架上,用于细胞附着和生长以维持组织重建。纳米级材料的主要优势之一是可以优化这些支架的物理和生物特性,从而实现高度定制的平台。不同的纳米材料被用来优化支架的物理特性(即机械强度、电导性)并提供受控的生物活性剂释放。在这种情况下,纳米纤维支架通过改善系统架构提供拓扑支持以引导肌纤维分化和排列。另一方面,导电支架利用骨骼肌组织的内在兴奋性来调节肌细胞的存活、增殖和分化特性(Langridge 等人,2021 年)。本综述概述了纳米材料在肌肉疾病中的应用,重点介绍了它们在组织工程方法和 DDS 中的应用,并探索了一些无机 NP 作为免疫调节剂的内在潜力(图 1)。本研究还将讨论该领域的未来前景以及限制这些纳米系统从实验室到临床的有效转化的困难。骨骼肌再生研究的很大一部分集中在合成仿生支架上,用于细胞附着和生长以维持组织重建。纳米级材料的主要优势之一是可以优化这些支架的物理和生物特性,从而实现高度定制的平台。不同的纳米材料被用来优化支架的物理特性(即机械强度、电导性)并提供受控的生物活性剂释放。在这种情况下,纳米纤维支架通过改善系统架构提供拓扑支持以引导肌纤维分化和排列。另一方面,导电支架利用骨骼肌组织的内在兴奋性来调节肌细胞的存活、增殖和分化特性(Langridge 等人,2021 年)。本综述概述了纳米材料在肌肉疾病中的应用,重点介绍了它们在组织工程方法和 DDS 中的应用,并探索了一些无机 NP 作为免疫调节剂的内在潜力(图 1)。本研究还将讨论该领域的未来前景以及限制这些纳米系统从实验室到临床的有效转化的困难。
1 Phytochemistry Research Center, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran 2 Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Arturo Prat, Avda.卡拉奇国际化学与生物科学中心,卡拉奇大学,卡拉奇,巴基斯坦17药物学和生物技术系,伊朗伊朗萨希德·贝什蒂医学科学院药学学院,伊朗伊朗伊朗医学科学院,伊朗18号医学化学,药学,药学学院,Shahid Beheshti医学科学大学,德黑兰,伊朗20 BANAT的农业科学和兽医医学“罗马尼亚国王迈克尔一世”,来自Timisoara,Timisoara,Timisoara,Timisoara,Romania,罗马尼亚,罗马尼亚21生物学系21 Sivas Cumhuriyet University,58140 Sivas,土耳其23 Craiova医学与药房临床药学系,200349 Craiova,Romania卡拉奇国际化学与生物科学中心,卡拉奇大学,卡拉奇,巴基斯坦17药物学和生物技术系,伊朗伊朗萨希德·贝什蒂医学科学院药学学院,伊朗伊朗伊朗医学科学院,伊朗18号医学化学,药学,药学学院,Shahid Beheshti医学科学大学,德黑兰,伊朗20 BANAT的农业科学和兽医医学“罗马尼亚国王迈克尔一世”,来自Timisoara,Timisoara,Timisoara,Timisoara,Romania,罗马尼亚,罗马尼亚21生物学系21 Sivas Cumhuriyet University,58140 Sivas,土耳其23 Craiova医学与药房临床药学系,200349 Craiova,Romania卡拉奇国际化学与生物科学中心,卡拉奇大学,卡拉奇,巴基斯坦17药物学和生物技术系,伊朗伊朗萨希德·贝什蒂医学科学院药学学院,伊朗伊朗伊朗医学科学院,伊朗18号医学化学,药学,药学学院,Shahid Beheshti医学科学大学,德黑兰,伊朗20 BANAT的农业科学和兽医医学“罗马尼亚国王迈克尔一世”,来自Timisoara,Timisoara,Timisoara,Timisoara,Romania,罗马尼亚,罗马尼亚21生物学系21 Sivas Cumhuriyet University,58140 Sivas,土耳其23 Craiova医学与药房临床药学系,200349 Craiova,RomaniaArturo Prat 2120, Iquique 1110939, Chile 3 Research Institute of Biotechnology & Medical Converged Science, Dongguk University, Goyangsi, Republic of Korea 4 Department of Post-Harvest Technology, College of Horticulture and Forestry, Central Agricultural University, Pasighat, 791102 Arunachal Pradesh, India 5 Environment and Sustainability Department, CSIR-Institute of Minerals and Materials Technology, Bhubaneswar, 751013 Odisha, India 6 Applied Microbiology, Biotechnology and Nanotechnology Laboratory, Department of Microbiology, Edo University Iyamho, PMB 04, Auchi, Edo State, Nigeria 7 Cardiometabolic Research Unit, Department of Physiology, College of Health Sciences, Bowen University, Iwo, Osun State, Nigeria 8 Department of Plant塔拉斯·舍文科(Taras Shevchenko)生物学系,基辅塔拉斯·舍申科(Taras Shevchenko),基辅,乌克兰91033,乌克兰9号植物生理学系,斯洛伐克农业大学,尼特拉大学94976,斯洛伐克,斯洛伐克10,斯洛伐克10对于药用植物研究“ JosifPanči树博士”,TadeušakošćUškaKa Ka 1,11000 Belgrade,塞尔维亚12,塞尔维亚12,葡萄牙波尔图市波尔图市波尔图市的医学院13,葡萄牙研究所健康研究所健康研究所(I3S),研究所,葡萄牙,研究所,葡萄酒,研究所,研究和高级培训,研究和培训技术,研究了Rua and Science and Inlies of Sci and Iragience and Iragience and Cii and Rure in Ci ci and Irria and Rure of Rure,Rua and Rure of Rure,Rua,Rua,Rua,Rua and Irlua and Irria and Irria and Rure in Ci) Gandra,1317,4585- 116 Gandra,Prd,Prd,葡萄牙15董事长兼制药系,Jagiellonian大学,医学院,Medyczna,Medyczna 9,30-688Kraków,波兰16 H.E.J.
摘要:尽管癌症纳米药物自问世以来已有三十年历史,并且在癌症治疗领域取得了许多成就和进步,但它仍然存在一些必须解决的严重问题。自从首次观察到大分子由于血管内皮开孔而倾向于在肿瘤组织中聚集以来,血管内皮开孔被认为是药物输送领域的“王门”,已有数十种纳米制剂获得批准并用于癌症治疗实践。脂质、聚合物和混合纳米载体是具有合适物理化学性质的生物相容性纳米药物输送系统 (NDD),可根据特定的化学或物理刺激调节有效载荷的释放。NDD 的生物药剂学特性及其在动物模型和人类中的功效可显著影响其在纳米医学中的影响和前景。未来的方向之一可能是专注于个性化癌症治疗,考虑到每个患者肿瘤组织的异质性和复杂性,并设计结合合成纳米材料和生物成分(如细胞膜、循环蛋白、RNAi/DNAi)的多功能靶向 NDD,以增强 NDD 的功效并提高其治疗效果。
当前癌症治疗的局限性刺激了纳米技术的应用,以开发更有效、更安全的癌症疗法。纳米药物的开发取得了显著进展,克服了传统癌症治疗相关的问题,包括药物溶解度低、靶向性不足和耐药性。纳米粒子的调节可以改善药物的药代动力学,从而提高靶向性并减少副作用。此外,纳米粒子可以与专门针对癌细胞的配体结合。此外,利用肿瘤特性局部触发药物释放的策略已被证明可以增加靶向药物的输送。然而,尽管取得了一些临床成功,但大多数纳米药物未能进入临床。阻碍临床转化的因素包括设计的复杂性、对生物机制的不完全理解以及制造过程中的高要求。通过结合细胞生物学、化学和肿瘤病理生理学等不同学科的知识,可以改善临床转化。增加对纳米粒子修饰如何影响生物系统的理解对于改进设计至关重要,最终有助于开发更有效的纳米药物。本综述总结了纳米医学取得的关键成就,包括通过聚合物纳米颗粒改善药物输送和释放以及引入克服耐药性的策略。此外,还讨论了纳米医学在免疫疗法中的应用,并解决了几个剩余的挑战。
1 克劳德伯纳德里昂第一大学自动化、工程、过程和制药工程实验室,CNRS UMR 5007,43 bd 1918 年 11 月 11 日,69622 维勒班,法国; ilaria.andreana@unito.it (IA); mathieu.repellin@univr.it (先生); david.kryza@univ-lyon1.fr(丹麦) stephanie.briancon@univ-lyon1.fr (SB) 2 都灵大学药物科学与技术系,Via P. Giuria 9, 10125 Torino,意大利; silvia.arpicco@unito.it 3 意大利维罗纳大学神经科学、生物医学和运动科学系、解剖学和组织学系,Strada Le Grazie 8, 37134 Verona; flavia.carton@uniupo.it (FC); manuela.malatesta@univr.it (MM) 4 东皮埃蒙特大学健康科学系,Via Solaroli 17, 28100 Novara, 意大利 5 里昂民事临终关怀院,69437 里昂,法国 6 里昂大学神经肌基因研究所,INSERM U1217,CNRS UMR 5310,8 avenue Rockefeller,69008 里昂,法国; benedicte.chazaud@inserm.fr (BC); remi.mounier@inserm.fr (RM) * 通信地址:barbara.stella@unito.it (BS); giovanna.lollo@univ-lyon1.fr(GL);电话:+39-011-670-66-60(BS); +33-0-4-72-44-85-84 (GL) † 这些作者对这项工作做出了同等贡献。
R. O. Rodrigues博士,G。Minas教授微机电系统中心(CMEMS-NUMINHO)MinhoAzurém校园,Guimarães4800-058,葡萄牙电子邮件:Raquel.rodrigues@deii.uminho.pt; gminas@dei.uminho.pt R. O. Rodrigues博士,P。C。Sousa博士,J。GasparMicrofacional和探索性纳米技术INL-伊比利亚伊比利亚纳米技术实验室AV。大师何塞·维加(JoséVeiga),布拉加(Braga)4715-330,葡萄牙博士M.Bañobre-lópez博士高级(磁性)疗法纳米结构实验室纳米医学单位 - 伊伯利亚纳米技术实验室AV。大师何塞·维加(JoséVeiga),布拉加(Braga)4715-330,葡萄牙教授R. Lima运输现象研究中心(CEFT)PORTO大学工程学院(FEUP)R。Roberto Frias博士,Porto 4200–465,Porto 4200-465,葡萄牙教授。 4800-058,葡萄牙
近十年来,金属纳米粒子因其有趣的光学特性而受到广泛关注[1-8]。这些纳米粒子中表面等离子体的共振导致同步辐射发射增加,这是光束能量散射和相关频率吸收的函数[9,10]。同步辐射发射是光束能量吸收和纳米粒子中诱导产生的热量的函数,长期以来一直被认为是等离子体应用中的副作用[11-15]。最近,科学家发现热等离子体特性可用于癌症、纳米流和光子中的各种光热应用[16-22]。在光热人类癌细胞、组织和肿瘤治疗中,下行激光刺激金属纳米粒子表面等离子体的共振,因此,下行光的吸收能量转化为纳米粒子中的热量[23-25]。产生的热量会破坏纳米粒子附近的肿瘤组织,而不会对健康组织造成任何伤害[26,27]。由于镅纳米粒子与配体连接简单,可用于靶向癌细胞,因此这些纳米粒子更适合用于光热治疗人类癌细胞、组织和肿瘤 [28-32]。本文研究了球形、核壳和棒状镅纳米粒子的热等离子体特性。
Afsaneh Lavasanifar 博士于 2001 年获得阿尔伯塔大学博士学位,目前担任该校药学与制药科学学院教授,同时兼任化学与材料工程系教授。她的研究包括开发药物输送系统以增强治疗效果,特别关注纳米药物以改善癌症治疗。除了学术研究外,Lavasanifar 博士还拥有多项专利,并且还是一家名为“Meros Polymers”的衍生公司的科学首席官兼副总裁,该公司以她实验室开发的技术为基础成立。她还是《分子药剂学》的副主编,以及《材料科学与应用》的编辑委员会成员。 Lavasanifar 博士在其职业生涯中获得了许多奖项和荣誉,包括 2013 年和 2016 年的 TEC 埃德蒙顿创新奖、2009 年的 Sanofi-Aventis/AFPC 新研究员奖以及 2007 年的 GSK CSPS 早期职业奖,以表彰她在药学领域的杰出研究。
