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  最近,Bhatia等研究人员进一步证明了金纳米棒在体内的治疗功效,他们发现:通过X射线计算机断层摄影,观察到PEG包覆的单个静脉内剂量金棒能够靶向小鼠肿瘤部位,该发现对后续的高效光热治疗起到指导作用.

  1.3金纳米粒子作为药物运载工具

  探索性地将金纳米颗粒用于药物输送,有以下原因:(1)高比表面积的金纳米颗粒提高了药物加载量,增强了其溶解性和装载药物的稳定性;(2)功能化金纳米粒子与靶向配体络合,提高了其治疗效力,并减少了副作用;(3)多价的金纳米颗粒与受体细胞或其他生物分子的相互作用比较强;(4)能携带游离药物靶向肿瘤组织,增强药效;(5)具有生物选择性,让纳米级药物优先靶向肿瘤部位,增强渗透性.基于以上因素,金纳米颗粒被广泛应用于生物传感、药物输送以及治疗癌症等领域(见图4).

  1.3.1分区加载(图4a-b)所制备的金纳米颗粒表面包覆有单层或双层指示剂,可用作抗聚集的稳定剂或在某些情况下作为形状导向剂.金纳米颗粒表面包覆的单层或双层指示剂可以视为一薄层有机溶剂,能够从中区识别疏水性药物,由于这些原因,单层或双层指示剂可以更有效加载药物并随后在病变部位释放.例如,包覆金纳米棒的表面活性剂(十六烷基三甲基溴,CTAB),其双层厚度大约为3nm.Alkilany和同事制备的球形纳米金,包覆其表面的单层聚合物有两个疏水区域(内部)和亲水性区域(外部).包覆纳米颗粒表面的聚合物,其疏水区域是用于加载疏水性药物,其亲水性区域用于稳定水介质中的纳米颗粒.Rotello等人研究结果表明,纳米颗粒能够与细胞膜相互作用,不需要纳米颗粒进入细胞,便可以进行分区加载疏水性药物,且能在病变部位释放药物[24].

  1.3.2通过表面络合加载(图4c-e)硫醇和胺与金表面的亲合性是起源于表面络合加载方法.通过Au-S或Au-N键形成,硫醇或游离胺可携带药物固定到金纳米粒子表面,且硫醇或游离胺的原始结构不影响所加药物的内在活性.DNA加载药物修饰于金纳米颗粒表面也是使用了表面络合加载方法.该有效加载药物则可以通过各种方式释放.例如,在较弱的Au-N键作用下,扩散到细胞膜释放;通过打破Au-S键或熔化纳米颗粒,借助光热效应触发硫醇交换或外部释放.值得注意的是,药物络合到金表面会影响其释放曲线的性质.如果是巯基药,需通过简单的药物扩散释放.事实上,涉及Au-S键的形成,往往需要外部的帮助刺激释放,如硫醇交换或外部光照射.因Au-N键比Au-S键弱得多,因此在使用胺的情况下,其药物释放扩散相对比较容易.这种表面络合加载方法的明显优势是通过在纳米颗粒表面镀金,使其实现连接或释放药物,且可以通过简单的荧光显微镜监测(如药物荧光)或表面增强拉曼光谱(SERS)观测镀金纳米颗粒的加载和药物释放过程.当荧光团被连接到纳米级金表面,荧光淬灭能观察到供体的能量或电子(荧光团)转移到受体(金芯)的过程[13].这就意味着通过监测荧光强度的反向变化或提高荧光信号监测装载药物释放到溶液或细胞的过程.此表面络合加载方法可实现选择性且高效地加载或释放药物,能够辅助激光进行光热治疗.

  1.3.3吸附加载(图4f)金纳米颗粒络合或耦合的官能团能被用于治疗领域.在某些情况下,一些官能团携带药物吸附于金纳米颗粒表面,使得金纳米粒子钝化.例如,Wheate和同事将HS-PEG-COOH的羧酸部分吸附到金纳米粒子表面,得到复杂的铂抗癌剂,并制备出铂-拴系的金纳米颗粒杀死肺癌和结肠癌细胞.另一个例子,Mirkin和同事通过将含羧酸的前体药物形成酰胺并功能化单链DNA,使其吸附于金纳米球表面,此功能化纳米金能够进入肿瘤细胞,且能将铂(Ⅳ)还原成铂(II)释放活性顺铂,基于此发展了一个强大的抗癌药物.Rothrock和同事将金纳米颗粒终端吸附的胺释放一氧化氮(NO)供体分子,从而使血管舒张.同时,Rothrock和同事将抗癌药物(5-氟尿嘧啶)的终端羧酸吸附于金纳米粒子表面,通过紫外光照射,在感光条件下观察到切割连接器释放药物的过程.

  1.3.4通过层-层组装加载(图4g)在水溶液中合成的金纳米颗粒表面电荷非常密集,因此可以通过静电结合或层-层组装,将带电荷的药物吸附于金纳米粒子表面.最好的例子是通过静电结合,将核酸(DNA或RNA)修饰于金纳米粒子表面.DNA或siRNA分子带有较强的负电荷,与金纳米粒子表面的阳离子结合后修饰于金纳米粒子表面.在此需要特别指出:层-层组装是补充带电聚合物,但也使它们之间产生了非常强烈的排斥作用,这可能阻碍有效载荷释放.为了克服这个问题,可以调节溶液的pH值,使得配体修饰的金纳米颗粒表现出净正电荷,从而实现从阳离子纳米颗粒表面上离解或释放附着的DNA或RNA.

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