纳米粒子在骨组织工程化基因修饰治疗中的应用

背景:传统的骨组织工程技术治疗临界骨缺损存在成骨效率低、安全性差等问题。而以非病毒纳米粒子为基因载体构建的基因强化型骨组织工程移植物,具有更高的成骨效率和安全性,引起了国内外学者的广泛关注和研究。目的:对当前国内外有关纳米粒子在组织工程成骨基因治疗研究中取得的新技术、新方法以及面临的挑战等进行综述,旨在为纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗研究提供参考。方法:第一作者在Pub Med、Web of Science和中国知网数据库上进行文献检索,并以“Bone defect repair,Bone tissue engineering,Gene delivery,Nanoparticles,Non-viral gene vector,Sustained release technology,Sequential release,Targeted delivery”作为英文检索词,以“骨缺损修复,骨组织工程,基因递送,纳米粒子,非病毒基因载体,缓释技术,序贯释放,靶向递送”作为中文检索词,最终纳入84篇文献进行总结。结果与结论:(1)在骨缺损愈合的各个生理阶段进行针对性的基因递送可以显著增强骨修复效果。在早期炎症阶段,通过纳米粒子递送抗炎基因来调节炎症反应,可以为后续骨愈合奠定基础;在血管新生期,向局部递送促血管化基因有助于形成高度组织化、可灌注的血管系统,加快骨愈合速度;随着血管化的进行,骨骼的神经再支配也开始发生,此时递送促神经再生的功能性基因有利于促进神经化骨再生;在成骨阶段,通过构建纳米粒子-成骨基因复合物,可以直接提升支架及体内新骨形成的效率。(2)各种有机、无机纳米颗粒、金属有机框架和外泌体等非病毒纳米载体,在骨组织工程基因治疗中具有巨大的潜力,这些纳米基因载体各有其独特的优势和不足,因此在实际应用时,需要根据基因转染效率、生物安全性和成骨特性等因素选择最合适的类型。(3)为了全面提升递送基因的效果,目前主要通过对纳米载体进行各种功能设计来增强基因转染效率,包括增强缓释性和多基因递送序贯性等时间调控能力、增强对骨组织和成骨相关细胞的空间靶向能力、增强跨膜运输效率和细胞核靶向能力等全过程调控手段。(4)未来要进一步推动纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗在临床上的应用,还需要克服诸多技术挑战,包括提高有机纳米基因载体的基因转染效率、降低无机纳米载体的生物安全性风险、优化新型纳米载体的生产工艺以及促进其它生理过程与成骨交互作用等,这些问题也是未来骨组织工程基因治疗的研究热点和潮流。

聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物在药物递送系统中的应用

聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物具备良好的生物相容性和生物可降解性,是良好的纳米级药物载体。嵌段共聚物具有载药能力强、粒径小、体内循环时间长、主动靶向性和被动靶向性等特点,因此在药物递送系统中得到广泛应用。简要介绍了聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物的合成和性质,及其作为脂质体、胶束、微球等载体在药物递送系统中的最新进展。

靶向M细胞的抗原递送——增强黏膜免疫应答的关键策略

黏膜是阻止病原入侵的第一道防线,黏膜免疫系统在抵抗感染方面起着至关重要的作用。通过黏膜途径接种疫苗可以同时诱导黏膜和全身免疫反应,因此,理论上针对黏膜的免疫策略是最合理和有效的。但黏膜免疫系统的复杂性和屏障作用造成抗原诱导的免疫应答水平低下,制约了黏膜疫苗的发展。M细胞(Microfoldcells)是黏膜免疫系统所独有的,其具有捕获腔内抗原和启动抗原特异性免疫应答的功能。M细胞摄取抗原的多少直接关系到黏膜疫苗的免疫效力,而利用M细胞配体可将抗原靶向递呈给M细胞,从而实现高效的黏膜免疫应答。靶向M细胞的抗原递送策略及其应用可以提高黏膜免疫应答水平,促进黏膜疫苗的研制。尽管如此,要成功研制安全高效的黏膜疫苗,今后依然有漫长的路要走,这可能有赖于进一步探究M细胞的特性和功能及黏膜免疫机制。

糖类修饰的纳米递送系统

癌症的高病发率和高死亡率已经引起了人们广泛的重视。传统治疗癌症的药物分子存在水溶性较差、无靶向性、生物安全性低等问题。纳米递送系统如脂质体、聚合物纳米粒子和共聚物胶束解决了传统癌症治疗过程中药物水溶性较差的问题。但大多数纳米递送系统不具备靶向性和生物相容性,且药物包封率不高。糖类作为具有较好的靶向特异性识别能力、安全性和生物相容性的天然有机化合物能够有效修饰纳米递送系统,能包载药物分子并有效靶向到特定器官。本文将对糖类修饰的脂质体、聚合物纳米粒子和共聚物胶束三大纳米递送系统进行综述。