光敏脂质体释放原理总结与分析

邸海啸

摘 要：脂质体作为一种优良的载药系统，具有生物相容性好，细胞毒性低，性质稳定等优点。其中脂质体药物的光触发释放已成为近几年的研究热点。本文对光触发药物从脂质体释放的原理进行了总结，以供参考和借鉴。

关键词：光敏脂质体；光异构化；光交联；金纳米

脂质体作为一种制备工艺较为成熟的载药系统，一直受到药物研究者的青睐。其具有在生物体内生物相容性好，体循环稳定，毒性低等优点。光敏脂质体是近年来的研究热点，主要由脂质、光敏剂、药物三部分构成。在给予外部光刺激时，光敏剂产生作用，导致脂质体结构发生变化，药物释放出来。现对其光照释放的原理作一下简单介绍。

1 光异构化

光异构化涉及键的变化，通常是双键被限制旋转的构象变化。照射时，含双键的有机分子主要涉及从反式向顺式转变的光异构化反应。目前，偶氮苯是用于此目的的最常用分子，它每侧都有含苯基环的-N=N-结构。偶氮苯的平面反式构型比非平面顺式构型更具有疏水性，所以顺式偶氮苯不太容易形成胶束。紫外光（UV）照射引起的偶氮苯反式转换将导致结构的破坏。偶氮苯之所以引人关注是因为其异构化是可逆的，这在按需给药的实际应用中是很重要的。

1980年，Kano等首次报道了偶氮苯影响纳米系统的释放[1]。他们按不同摩尔比合成了一种与二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）结合的两亲性偶氮苯（C2Azo和C4Azo）基团，并能根据选择的偶氮基团调节脂质体的释放曲线，还可以调节掺入脂质体中的程度。他们将反式偶氮化合物在366nm下照射10s，通过UV谱表征了光异构化反应过程。在>420nm的光照射下，80%顺式异构体恢复到反式时，反式化合物达到光静止状态。通过测定溶液的光密度，他们还测量了偶氮化合物（C2Azo和C4Azo）掺入囊泡时产生的渗透收缩。作者把溴百里酚包封在用DPPC配制的脂质体双分子层中，实验表明，染料进入水中的渗透率随着更多顺式偶氮苯部分（经照射而形成）的掺入而增加。

2 光交联或光聚合

光交联或光聚合作为释放的手段似乎与常规思路不符，因为光交联一般用于纳米颗粒的制备。然而，这种光化学机制也可以用于光触发释放。光交联是通过直接照射可聚合的双键，或在自由基引发剂/敏化剂的存在下实现的。掺入双分子层疏水结构区域的双键发生光聚合反应时，会使双分子层收缩，破坏脂质体的结构，产生药物释放的孔隙。

这个概念最早是雷根等人在脂质体中提出的[2]。他们用含有两个甲基丙烯酸酯化的磷脂酰胆碱衍生物制备出光触发（254nm处）释放的脂质体囊泡。得到的脂质体比非交联的脂质体更稳定，这可以使药物在体内有更好的循环代谢。作者还指出，药物的泄漏速率可以通过共聚合的交联性脂质与均聚聚合的脂质进行控制。随后他们又研究报告了调节释放速率的系统。在一些后续的研究中掺入增感剂，可以在更高波长处吸收，这就使得光交联反应在可见光区域也可以发生。近几年这方面的进展包括设计一类新的含有光交联性三键的1，2-双（二十三烷-10，12-二壬酯酰基）-sn-甘油-3-磷酸胆碱）（DC8，9PC）的脂质体。作者已经证明，这些脂质体可用于传递阿霉素（DOX）。阿霉素除了杀伤细胞的作用，还充当光敏剂，可以在514nm照射时使脂质体发生光交联反应。

3 光敏化引起的氧化作用

光敏化引起的氧化作用是另一种光化学机理，通过光线照射使纳米载体发生改变。光敏化引起的氧化作用包括用适当波长的光照射敏化剂分子，产生一种强氧化剂-单线态氧。单线态氧会氧化膜脂，从而导致生物膜破坏。目前此机制用于光动力疗法以破坏癌细胞的细胞膜，并诱导细胞死亡。光氧化脂质构成的纳米载体可以产生相同的化学过程，用于治疗药物的光控释放。酞菁锌在空气中照射形成单线态氧，引起缩醛磷脂的乙烯基醚键的光氧化作用。单链表面活性剂的形成会导致出现一个六角相转薄层，从而导致膜融合和包封内容物的泄漏。

安德森等人在1992年第一次报导了亲水性药物从脂质体的光氧化控制释放[3]。这项研究演示了可见光触发葡萄糖从脂质体中的释放过程，该脂质体由含光敏剂锌酞菁的半合成磷脂（1-烷基-1'-烯基-2-棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（PlasPPC）/1，2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DPPC）（8：1）组成，并引入到膜的疏水性区域内。在37℃下，用可见光照射脂质体60min，封装的葡萄糖释放62%，是黑暗处理的对照组释放量的两倍。

4 金纳米粒的表面等离子体吸收和光热效应

在触发释放药物系统中，近红外光（NIR）可以穿透血液和组织达数英寸，是较为理想的选择。但只有少数有机发色团在该区域内有吸收，且吸收的能量很小一部分才能转化成用于触发药物释放的反应。它们在NIR区域有强吸收，可调谐光学谐振。这就确保了在激光能量相对较低时也可以获得有效的激光治疗。

金纳米可以在可见光区域有效地吸收光，因为金属导带电子的相干振荡对可见光频率有强烈谐振。金属纳米结构的光激发作用会形成加热的电子气，该电子气通过与所述纳米颗粒的晶格交换能量在1ps内迅速冷却。反之，所述纳米颗粒的晶格与周围介质在100ps内迅速交换能量，引起局部加热。这种快速的能量转换和耗散通过使用与纳米颗粒吸收带频率高度重叠的光辐射来实现。通过改变它们的大小，形状和聚集，可以调节金纳米的NIR最大吸收值。自21世纪初，这一现象作为一种独立的癌症治疗方法已被广泛研究。通常，金纳米和药物分子会一起包入聚合物。金纳米吸收激光产生NIR能量并转换为热能。局部加热到温度高于600-800℃时，会导致明显的热和系统内机械应力，从而使载体破裂，药物释放。

结束语

脂质体控制释放药物的主要挑战是创建一个在体循环中足够稳定的系统，且受到刺激时能迅速地释放其内容物。虽然脂质体作为一个成熟的载药系统已经应用多年，仍有很多未知的区域需要我们继续探索，需要科研工作者们保持求知的热情。■

参考文献

[1]K. Kano， Y. Tanaka， T. Ogawa， M. Shimoura， Y. Okahata， T. Kunitake， Photoresponsive membranes. regulation of membrane properties by photoreversible cis-trans isomerization of azobenzenes[J].Chem. Lett. 1980：421-424.

[2]S.L. Regen， A. Singh， G. Oehme， M. Singh， Polymerized phosphatidyl choline vesicles. Stabilized and controllable time-release carriers[J]. Biochem. Biophys. Res.Commun. 1981：131-136.

[3]V.C. Anderson， D.H. Thompson， Triggered release of hydrophilic agents from plasmalogen liposomes using visible light or acid[J]. Biochim. Biophys. Acta， Biomembr. 1992： 33-42.