纳米载体材料毒理学效应及其作用机制研究进展Δ
微粒,毒性,粒径,1体内毒性来源与作用机制,1毒性主要来源,2NDDS与细胞之间的相互作用,3毒性作用机制,2给药方式与NDDS毒性的关系,1吸入,2静脉注射,3口服,3结语
黄琴琴,王永禄,李学明(南京工业大学药学院,南京市 211816)纳米(Nanometer,nm)是一种度量微观粒子的长度单位(1 nm为10-9m),相当于10个氢原子并排起来的长度。当一种物质被不断切割至一定程度,其粒径小至纳米量级即为纳米材料。由于其独特的性质,如小尺寸效应、表面-界面效应和量子尺寸效应等,使纳米材料在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学性质方面具备了与大体积固体显著不同的特性。同时,也正是这些特性,使纳米载药系统(Nanoparticle drug delivery system,NDDS)显示出诸多优势[1]。目前,作为药物载体的纳米材料有金属纳米颗粒(如超顺磁性氧化铁(SPION)[2]、纳米金[3])、生物降解性高分子纳米颗粒(如壳聚糖[4]、聚酰胺(PAMAM)树状体[5])及生物活性纳米颗粒(如纳米羟基磷灰石[6]、碳纳米管(CNT)[7])等。但是,随着纳米医药研究和应用的不断深入,有关纳米载体材料潜在的安全性问题开始受到人们的关注。《欧洲呼吸杂志》最早报道了纳米颗粒在人体肺部蓄积后产生的伤害[8];2006年美国环保机构发现防晒霜中的纳米二氧化钛(TiO2)可导致鼠的脑死亡[9];北京纳米科技研究中心近期关于单壁碳纳米管作为药物载体的研究也显示其对线粒体具有较强的毒性作用[10]。有研究在对SPION、树状体、介孔二氧化硅微粒、纳米金和碳纳米管这几类载体材料进行药物传递研究时,发现它们对体内细胞和组织都存在一定的损害作用[9,11]。随着载体材料在NDDS中应用的日益频繁,人类与纳米物质接触的机会增多,途径也日趋多样化,因此,了解纳米载体材料的特殊性质及其对人体的作用机制,减小载体的毒副反应、增强用药安全性显得尤为迫切和重要[9]。本文在国内、外的研究工作基础之上,对纳米载体材料的毒理学效应及其作用机制进行了综述。
1 体内毒性来源与作用机制
纳米尺度仅相当于头发丝直径的万分之一,一个红血细胞的直径大约是7 μm,体内许多生物分子包括一些蛋白质,其粒径最小可达到1 nm。在这样的微观世界里,材料的性质发生了许多变化,从而导致其在生物体内的生理行为与常规物质有很大的不同,有些本身无毒的材料在纳米世界中便可能会变得不安全。据研究学者发现,纳米载体材料由于尺寸小,与常规物质相比更容易透过血脑屏障、血睾屏障、胎盘屏障等,容易透过生物膜上的空隙进入细胞内;同时,由于纳米载体材料比表面积很大,其在体内的毒性作用的方式更为多样。因此,理解纳米载体材料的细胞摄入机制,掌握其与细胞之间的相互作用方式以及所造成的细胞毒性机制 ......
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