癌症与纳米药物综述

癌症与纳米药物治疗论文综述二O一四年九月学院名称：班级名称：癌症与纳米药物论文题目：新型纳米技术在癌症诊断方面的应用和进展学生姓名：学生学号：授课教师：新型纳米技术在癌症诊断方面的应用和进展摘要：随着纳米技术进一步的发展，以及其快速向生物医学等领域渗透，纳米技术在医学诊断方面已成为一个崭新的研究领域。癌症的早期诊断和治疗长期以来一直是医学领域试图攻克的难题。近年来，纳米材料和纳米技术高速发展，并广泛应用于多个领域，为建立有效的癌症诊断和治疗技术提供了新的契机。关键词：新型纳米技术癌症诊断应用前言：到目前为止，癌症的有效诊断和治疗仍然是现代医学面临的严峻挑战。癌症的有效治疗要求及早、准确发现，从而实现及时治疗，改善治疗效果。纳米技术的介入可以为之提供一个集早期诊断、实时监测、定位诊断与个性化干预于一体的治疗系统。一、纳米技术在癌症早起检测方面的应用(一)、什么是癌症癌症（cancer）是发生于各个年龄段、多种器官和组织、导致严重后果的疾病。根据世界卫生组织的统计，2007年全世界有790万人死于癌症，占所有死亡人数的13%，据估计到2030年该数字将上升至1200万。每年花在癌症病人治疗和护理的费用超过2000亿美元，给社会和家庭带来了巨大的经济负担。根据细胞类型，癌症可以分为四类，内外表层细胞发生癌变形成的肺癌、乳腺癌和结肠癌等；支持组织和连接组织，如骨、软骨、脂肪和肌肉等形成的肉瘤；淋巴和免疫系统形成的淋巴瘤；以及循环系统形成的白血病。癌症是最有耐心的“杀手”：从癌细胞产生，到最后形成肿瘤，需要20年到30年的时间，等症状出现，癌细胞已经扩散，往往已到了晚期，无法补救。传统检测方法只能发现大于某尺寸的肿瘤，如果当癌细胞在局部少量产生时就可以检测出来，并进行治疗，效果甚佳，因此癌症需要及早检测和诊断。癌症早期检测是医学界的重大课题，为提高对癌症的预查能力，各国研究人员都在全力以赴，不断努力探寻诊治癌症的新途径。早期阶段癌症的诊断需要能检测非常少量的生物标记物，因此以纳米技术为基础的方法是大势所趋。上海大学论文综述第２页(二)、纳米颗粒的具体作用首先，多功能纳米颗粒用于药物的输送和成像。相对于传统的药物输送方法，纳米颗粒有独特的优势。第一，纳米颗粒的运载量非常大，如70nm的颗粒可以装载约2000个siRNA分子，而抗体的结合量小于10；第二，纳米颗粒可以装载多种目标配体，在肿瘤细胞表面常常存在高表达的特定生物分子，称为生物标志物（biomarker），采用识别特定生物标志物的抗体，可以提供与细胞表面受体的多价结合；第三，纳米颗粒可以装载多种类型的药物分子，同时执行多元的功能；第四，纳米颗粒表面可以修饰不同分子，如聚乙二醇（PEG），容易穿过细胞表面的多层保护机制，增加在生物体内的滞留时间。纳米材料应用于药物输送和成像的优势体现于其多功能性，通过在载体内包埋对比试剂，实现成像信号的放大，可以同时实现治疗和监测药物在体内的作用位点及治疗效果（图）。研究发现，纳米颗粒由于有足够小的纳米尺寸，从而能够从高通透性的肿瘤血管中渗出(EPR效应)，进入肿瘤组织，集中在肿瘤周围。纳米级药物载体可以进入毛细血管，在血液循环系统自由流动，还可穿过细胞，被组织与细胞以胞饮的方式吸收，提高生物利用率。通过纳米技术开发具有靶向性、多种功能的药物传输体系，有助于实现肿瘤的靶向治疗，并将毒副作用降低到较低的水平。此外，许多纳米材料自身具有提升成像能力的特性。二、新型有机纳米颗粒可广泛适用于癌症治疗和药物传递据2011年3月20日LovellJF[NatureMaterials，2011，1（4）：322-324]报道，加拿大多伦多大学马格瑞特公主医院（PrincessMargaretHospital）的科学家们构建了一种无毒、可生物降解和具有高灵敏度的有机纳米颗粒。这种新型纳米颗粒具有独特的光热特性，可广泛适用于癌症治疗和药物传递等。科学家利用两种天然的分子（叶绿素和脂质）构建了一种独特的纳米颗粒，并证实这种纳米颗粒有潜力适用于广泛的生物光子应用。这种纳米的结构就像一个微型的色彩缤纷的水气球，可通过它将装载的药上海大学论文综述第３页物导入到肿瘤中进行靶向性治疗。光热疗法是临床上采用的一种借助光源热源对病灶进行治疗的常规物理疗法，目前基于纳米的光热疗法也被广泛应用于癌症治疗中。科学家们利用纳米技术吸收激光发射的光并使其在肿瘤中积聚，促使肿瘤细胞温度快速增高从而达到破坏癌细胞的效应。此外，科学家们还利用纳米技术进行光声成像生成高分辨的图像用于寻找和靶向肿瘤。研究人员开发了一种由卟啉双分子层自组装形成的纳米颗粒porphysome。该纳米颗粒具有广泛可调性吸光系数、结构依赖性的荧光自淬灭特性和独特的光热及光声特性。研究人员利用porphysome实现了对淋巴系统的感光成像，并生成了低背景的荧光图像。此外，研究人员通过静脉给药的方式在小鼠中证实此颗粒具有极好的酶生物降解性，且显示了极其轻微的急性毒性。在进一步的全身给药实验中，研究人员证实porphysome能在异种移植肿瘤模型小鼠中积聚，通过激光照射诱导小鼠发生了光热性肿瘤清除。在此处构建的这个独特的纳米颗粒可同时实现肿瘤成像和治疗多重应用，同时研究证明这一纳米颗粒具有前所未有的安全特性，显示了广泛临床应用的潜力。纳米药物具有靶向性，主要有自然靶向，主动靶向等。自然靶向：药物被载体通过正常生理过程运送至肝、脾、肺等器官。一般的微粒给药系统具有被动靶向性能。微粒给药系统被动靶向机制:体内网状内皮系统(RES)中吞噬细胞,将一定大小的微粒作为异物而摄取,较大的微粒由于不能滤过毛细血管床,而被机械截留于某些部位。三、纳米科技在医疗诊断方面的发展现状目前，比较常用的治疗手段化疗有许多缺陷，比如用量大，缺乏专一性，对正常组织毒副作用强；易产生多重耐药性和变态反应药物外渗引起皮肤或血管腐蚀；化疗后会引起恶心、呕吐和腹泻；脱发；肾功能紊乱。国内外研究表明，纳米药物在治疗重大疾病方面具有无可比拟的独特性质和优势。2002年以来，美国、日本、欧盟等发达国家和地区先后组织和实施了较大规模的纳米药物计划。如美国国家癌症研究所于2004年9月正式成立纳米科技攻克肿瘤联盟（NCIAllianceforNanotechnologyinCancer），投入1.443亿美元的启动资金，资助以纳米科技为基础的抗肿瘤药物研究和此类产品的标准制订。我国于2001年11月正式实施“纳米生物效应与安全性研究”计划，并在中国科学院高能物理研究所建立了中国第一个“纳米生物效应与纳米安全性实验室”，从纳米材料的生物效应以及纳米抗肿瘤药物的研制和机制着手，开始系统地研究。虽然纳米技术在癌症的早期检测、诊断和治疗中表现出一定优势，还存在许多尚未解决的问题。如在体内应用，包括检测和治疗时，纳米材料的安全性还存在许多困惑；将药物导向目标器官、组织或细胞时，靶向效率还非常低；体外实验室检测时，虽然灵敏度有了很大改善，诊断应用时灵敏度和效率尚未如人意等。仍然需要政府、科研人员上海大学论文综述第４页大量的努力和付出，推进纳米技术在癌症及其他疾病的诊断和治疗中的应用。四、纳米技术展望纳米药物和纳米载体既是国际科学前沿，也是与人类健康和生活密切相关的重要社会问题，充满了创新机遇。如何提高肿瘤靶向治疗效果，人造纳米颗粒如何克服生物体的生理屏障，以及制定纳米药物技术的标准规则等都是发展纳米药物过程中必须考虑的问题。参考文献：[1]王喆秘晓林《癌症、肿瘤抑制基因及纳米技术在癌症预防和治疗的应用》[2]龚萍胡德红蔡林涛《纳米技术在癌症早期诊断和治疗中的研究与展望》[3]LovellJF[NatureMaterials，2011，10（4）：322-324[4]生物医学工程与临床2011年5月第15卷第3期BME＆ClinMed,May2011,Vol．15,No.3