阿霉素靶向给药系统研究进展

李进典，洪杏芳，张健，殷志琦*，顾觉奋

（1. 中国药科大学中药学院，江苏 南京 210009；2. 大理学院公共卫生学院，云南 大理 671000；3. 江苏省中医药研究院转化医学实验室，江苏 南京 210028；4. 中国药科大学生命科学与技术学院，江苏 南京 210009）

阿霉素靶向给药系统研究进展

李进典1，洪杏芳2，张健3，殷志琦1*，顾觉奋4**

（1. 中国药科大学中药学院，江苏 南京 210009；2. 大理学院公共卫生学院，云南 大理 671000；3. 江苏省中医药研究院转化医学实验室，江苏 南京 210028；4. 中国药科大学生命科学与技术学院，江苏 南京 210009）

近年来，癌症的发病率和死亡率不断上升，对人类健康造成极大的威胁。阿霉素作为一种广谱抗肿瘤药物，对正常细胞亦有严重毒副作用，从而使其临床应用受到限制。提高阿霉素肿瘤靶向性、降低其毒性由此成为该药物的热点研究方向。对阿霉素靶向给药系统的研究进展进行了综述。

阿霉素；抗肿瘤；靶向给药系统

WHO世界癌症研究中心全球监测数据显示：2008年全球癌症新发病例1 300万，死亡例数760万，每8个死亡病例中就有1例癌症患者，如不采取有效措施，到2030年全球将有2 600万新增癌症病例，死亡例数将跃至1 700万，而其中大多数将发生在中低收入的发展中国家。我国每6分钟就有1人被确诊为癌症，未来10年中，癌症发病率与死亡率仍将继续攀升，因此抗肿瘤新药的研发工作刻不容缓。

阿霉素（DOX）是一种抗肿瘤抗生素，可抑制RNA和DNA的合成，抗瘤谱较广，对各种生长周期的肿瘤细胞均有杀灭作用，适用于急性白血病（淋巴细胞性和粒细胞性）、恶性淋巴瘤、乳腺癌、支气管肺癌等恶性肿瘤的治疗。然而，该药具有明显的心脏毒性、

肝毒性和肾毒性等毒副作用[1]，严重限制了该药的临床应用。靶向给药系统（targeting drug system，TDS）系利用载体负载药物，通过局部给药或全身血液循环选择性地使药物浓集于靶器官、靶组织、靶细胞以提高疗效、降低毒副作用的新型给药手段[2-3]。将阿霉素与靶向给药系统相结合，用于定向治疗肿瘤，以提高其治疗效果和降低毒副作用，在肿瘤治疗领域具有很好的应用前景，本文对阿霉素抗肿瘤靶向给药研究进展进行综述，旨在为其进一步开发提供参考。

1 以石墨烯/氧化石墨烯为载体的阿霉素靶向给药系统

1.1 石墨烯简介

石墨烯（graphene）是一种由碳原子以sp2杂化形成的具有六角型蜂巢晶格结构的平面薄膜，只有1个碳原子的厚度，具有表面积大、机械强度高、稳定性好等优点，其优良的理化性质使其可以与DNA、多肽、蛋白、荧光探针甚至细胞等结合，在纳米医学和生物医学等方面具有极好的应用前景[4-6]。

1.2 石墨烯在阿霉素靶向给药系统中的应用

Yang等[7]以氧化石墨烯（GO）为载体，用金刚烷修饰的卟啉和叶酸（FA）修饰的环糊精对氧化石墨烯进行修饰，合成了DOX靶向给药系统1/2/DOX/GO（见图1），该靶向给药系统中，FA能与肿瘤细胞表面过表达的FA受体特异性结合，提高阿霉素的靶向性，卟啉能够提高药物系统的溶解性，实现体内的长循环[8-9]。

图1 DOX靶向给药系统1/2/DOX/GO合成示意图Figure 1 Schematic diagram of synthesis of 1/2/DOX/GO targeting drug delivery system

Wang等[10]合成了以FA修饰的壳聚糖（CHI）封装超顺磁性GO（Fe3O4/GO）和DOX的具有三重功能的靶向给药系统DOX-Fe3O4/GO-CHI-FA（见图2），该载体具有高载药率（0.98 mg/mg）、高饱和磁化强度和缓释效果良好等优点，DOX呈pH敏感性释放，pH 5.3环境中导致氢键断裂和CHI的降解，同时释放DOX，达到靶向治疗肿瘤的作用。

图2 DOX-Fe3O4/GO-CHI-FA的制备过程Figure 2 Preparation process of DOX-Fe3O4/GO-CHI-FA

2 以碳纳米管为载体的阿霉素靶向给药系统

2.1 碳纳米管简介

碳纳米管是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管两端基本上都封口）的一维量子材料（见图3）。碳纳米管是由呈六边形排列的碳原子构成的数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离（约为0.34 nm），直径一般为2～20 nm。根据碳六边形沿轴向的不同取向可分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型这3种。其中，螺旋型具有手性，另外2种没有手性。碳纳米管的结构虽与高分子材料结构相似，但其结构比高分子材料稳定得多，其优良的性质在医药领域具有广阔的发展前景[11]。

图3 碳纳米管结构示意图Figure 3 Structural diagram of carbon nano-tubes

2.2 碳纳米管在阿霉素靶向给药系统中的应用

Lu等[12]开发了集多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs）和氧化铁磁纳米粒子（iron oxide magnetic nanoparticles，MNs）各自优点于一身的DOX双靶向给药系统（见图4），其中，多壁碳纳米管是通过聚丙烯酸间的自由基聚合形成，再用MNs进行修饰，同时以FA靶向的配体修饰，形成一个具有双重靶向功能（分别通过磁场的诱导以及FA-FA受体的特异性结合发挥作用）的载DOX靶向给药系统。通过透射电子显微镜和共聚焦激光扫描观察发现，与游离的DOX相比，DOX-FA-MN-MWCNT被U87胶质瘤细胞高效率地摄取，并及时释放出DOX，FA-MN-MWCNT外壳留在细胞质中，而DOX则进入细胞核，对U87胶质瘤细胞进行了有效的杀伤（见图5）[13-15]。磁性纳米载体的特性提高了DOX对肿瘤的治疗效果，同时降低其对正常细胞的毒副作用。

图4 DOX-FA-MN-MWCNT的制备过程Figure 4 Preparation process of DOX-FA-MN-MWCNT

图5 U87胶质瘤细胞经FA-MN-MWCNTs处理后的共聚焦显微图像Figure 5 Confocal microscopic images of U87 glioma cells after FA-MN-MWCNTs treatment

3 以超声敏感乳液脂质体为载体的阿霉素靶向给药系统

Lin等[16]设计了一种载有DOX的全氟纳米液滴乳液脂质体（eLipoDox），方法如下：将全氟代正戊烷（PFC5）乳液液滴加入二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）脂质体中，以低强度超声波（US）超声处理混合物，在pH 7.4下，将空白脂质体与游离DOX室温下放置24 h，使DOX载入乳液脂质体，即获得eLipoDox（见图6）。eLipoDox能在20 kHz、1.0 MHz和3.0 MHz低强度的超声波作用下很好地释放DOX，在宫颈癌HeLa细胞中进行的体外试验表明，该系统能有效控制DOX释放，且在20 kHz超声波处理下的释药效率比其他频率的超声波处理更高。DOX释放的共聚焦成像图显示，eLipoDox是一种有效的载体,能在超声波介导下将化疗药物运载到胞浆，这种新颖的给药系统能在很大程度上提高DOX的治疗效果并降低其对心脏的毒副作用。

图6 eLipoDox的制备过程Figure 6 Preparation process of eLipoDox

4 以量子点为载体的阿霉素靶向给药系统

4.1 量子点简介

量子点(quantum dots，QDs)是由有限数目的原子组成，3个维度尺寸均在纳米数量级。量子点一般为球形或类球形，是由半导体材料(由ⅡB～ⅥB或ⅢB～ⅤB元素组成)制备的、稳定直径（2～20 nm）的纳米粒子。量子点是纳米尺度上的原子和分子的集合体，其作为一种新颖的半导体纳米材料，具有许多独特的纳米性质，在量子点表面以链状分子进行修饰可使其具有药物载体的功能[17]，其结构如图7所示[18]。

图7 量子点载药示意图Figure 7 Schematic diagram of quantum dots loaded with drugs

4.2 量子点在阿霉素靶向给药系统中的应用

Savla等[19]设计制备了一种pH响应的、量子点（QD）-黏多糖1（MUC1）介导的DOX卵巢癌靶向给药系统（QD-MUC1-DOX）（见图8）。起初，课题组为了获得良好的肿瘤靶向效果，在量子点上键合了许多肿瘤细胞均会过表达的、突变的MUC1 DNA适配体，即得QD-MUC1。课题组将多重耐药的人卵巢癌A2780/ AD细胞通过皮下移植到裸鼠的侧腹部，建立肿瘤模型后，静脉注射QD和QD-MUC1到受试动物体内并将其麻醉，然后通过血管内超声成像技术分析QD在活体麻醉动物肿瘤部位和其他组织的分布情况。结果显示，QD-MUC1大量聚集在模型小鼠的肿瘤组织中，从而验证了QD-MUC1的肿瘤靶向性；未经修饰的QD则无靶向性（见图9）。将DOX通过pH敏感的腙键连接到量子点上，即得QD-MUC1-DOX。该腙键在中性和碱性环境中稳定存在，在酸性环境中易解离，因而具有在肿瘤酸性环境中易释放的特性。共聚焦成像和体内成像研究表明，QD-MUC1-DOX能积累于卵巢肿瘤细胞，提示该给药系统在治疗多重耐药的卵巢癌方面具有一定潜力。

图8 QD-MUC1-DOX的制备过程Figure 8 Preparation process of QD-MUC1-DOX

图 9 未经修饰的量子点和QD-MUC1在荷瘤裸鼠肿瘤组织中的成像情况Figure 9 Images of non-modified quantum dots and QD-MUC1 in tumor tissues of tumor-bearing nude mice

5 以甲胎蛋白受体结合片段-树枝状聚合物G2为载体的阿霉素靶向给药系统

Yabbarov等[20]开发了以甲胎蛋白受体结合片段（rAFP3D）、树枝状聚合物G2（PAMAM-G2）为载体的DOX靶向给药系统（rAFP3D-G2-DOX）（见图10）。甲胎蛋白受体是一种通用的肿瘤表面标记物，在正常组织细胞表面不表达，甲胎蛋白受体结合片段能与之特异性结合，故能提高所载药物的肿瘤靶向性。该给药系统中，DOX通过顺式乌头酐（对酸不稳定的连接物）与PAMAM-G2结合。DOX体外释放试验结果显示，顺式乌头酐共轭键在中性pH环境中稳定存在，在肿瘤细胞内酸性条件下发生断裂，从而释放出DOX，发挥杀灭肿瘤细胞的作用。rAFP3D-G2-DOX对DOX敏感的SKOV3细胞和DOX耐药的SKVLB细胞均具有较高的细胞毒性，对人体外周淋巴细胞的毒副作用小，是一种新型的肿瘤靶向给药系统。

图10 rAFP3D-G2-DOX的制备过程Figure 10 Preparation process of rAFP3D-G2-DOX

6 结语

除了从微生物代谢产物中寻找新型抗肿瘤药物外，借助于新材料、新工艺以及对肿瘤分子机制的新发现，开发已有抗肿瘤药物的靶向给药系统也迅速成为研究热点。为了提高DOX的疗效并降低其毒性，研究人员开发了一系列新型靶向给药系统，其在一定程度上减少了DOX对正常细胞的毒副作用，此外，新型给药系统不再局限于以往对药物释放速度的控制，而是以定位、定速释放等为重要特性[21]。大量关于DOX靶向给药系统的研究也正在积极展开，但目前还有一些亟待解决的问题，例如，怎样有效利用实体瘤的高通透性和滞留效应（EPR效应），使药物靶向进入目标器官、细胞甚至细胞核；如何在治疗的同时实现对靶向药物分布、肿瘤治疗效果的评估等[22]。当然，靶向抗肿瘤治疗已逐步成为当今抗癌疗法的主流手段，相信不久的将来，靶向给药系统一定会进入崭新的时代，为肿瘤患者带来福音。

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Advances in Research on Targeting Drug Delivery System of Doxorubicin

LI Jindian1, HONG Xingfang2, ZHANG Jian3, YIN Zhiqi1, GU Juefen4
( 1. School of Traditional Chinese Medicine, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China; 2. School of Public Health, Dali University, Dali 671000, China; 3. Laboratory of Translational Medicine, Jiangsu Province Academy of Traditional Chinese Medicine, Nanjing 210028, China; 4. School of Life Science and Technology, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China)

In recent years, the morbidity and mortality of cancer have been rising, which has become a great threat to human health. Doxorubicin is a broad-spectrum antitumor drug. It also has serious side effects on the normal cells, which limits its clinical application. Increase tumor targeting effect and reducing the toxicity have become a hot research direction of this drug. The advances in research on targeting drug delivery system of doxorubicin have been reviewed in this paper.

doxorubicin; antitumor; targeting drug delivery system

R979.1

A

1001-5094（2014）12-0910-06

接受日期：2014-10-02

*通讯作者：殷志琦，副教授；

研究方向：天然药物化学；

E-mail：chyzq2005@126.com

**通讯作者：顾觉奋，教授；

研究方向：微生物制药；

Tel：025-86200377；E-mail：yqyan1@126.com