康傳哲，張明珠，陳巖，馬滿玲#（.哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院，哈爾濱5000；.東北林業(yè)大學鹽堿地生物資源環(huán)境研究中心/東北油田鹽堿植被恢復與重建教育部重點實驗室，哈爾濱 50040）

近年來納米技術得到了迅速發(fā)展，無機納米粒子與有機聚合物復合制備有機-無機納米復合材料成為目前材料學科研究的熱點。這種材料與通常的聚合物/無機填料體系不同，并不是無機相與有機相的簡單加和，而是由無機相和有機相在納米至亞微米范圍內通過較強或較弱化學鍵（范德華力、氫鍵）結合而成[1]，兼具有機聚合物和無機材料的優(yōu)異性能。納米技術的迅速發(fā)展，使其在細胞生物學領域的應用越來越廣泛，為生物醫(yī)藥的研究和發(fā)展提供了新的技術和手段。1999年日本學者Katagiri K等[2]設計并合成出了一種新型的有機-無機納米復合材料，該材料在水中通過溶膠-凝膠和自組裝過程形成內部具有脂質雙層結構和表面覆蓋硅酸鹽網絡結構的球形粒子，是一種類脂質體囊泡，將其命名為Cerasome，又稱硅質體。結構上的這一特點，使Cerasome具有很強的形態(tài)穩(wěn)定性，并同時具有良好的水分散性和生物相容性，使其在基因工程、藥物載體、生物醫(yī)學等領域具有巨大的潛力和廣闊的應用前景。

筆者以“硅質體”“Cerasome”“Cerasome+脂質體”為關鍵詞查詢1999年1月1日－2013年4月30日中國知網、PubMed數(shù)據(jù)庫，對形成Cerasome的有機-無機復合脂質分子、Cerasome的制備及應用新進展進行了綜述，并對Cerasome未來的研究及應用發(fā)展趨勢進行了展望。

1 有機-無機復合脂質體Cerasome

脂質體是由脂質雙分子層構成的內部為水相的封閉囊泡。自1964年Alec Bangham等發(fā)現(xiàn)脂質體以來，由于其易于在生物體內降解、無免疫原性、無毒性等特點備受人們關注。脂質體已廣泛應用于藥物載體、細胞生物學、基因工程、生物醫(yī)學等各個領域。然而傳統(tǒng)脂質體在形態(tài)上的不穩(wěn)定性限制了其廣泛應用。20世紀80年代開發(fā)出了穩(wěn)定的肽脂質，肽脂質分子在水溶液中通過自組裝形成脂質體，分子間酰胺鍵形成的氫鍵帶大大提高了脂質體的穩(wěn)定性。Katagiri K等[2]在肽脂質結構的基礎上設計合成了一種帶有三乙氧基硅烷頭部的有機-無機復合脂質分子，該分子在水中通過溶膠-凝膠和自組裝過程形成囊泡，在囊泡的表面覆蓋了一層硅氧烷（Si-O-Si）網絡，從而大大提高了其穩(wěn)定性，并同時具有良好的水分散性和生物相容性。

1.1 形成Cerasome的有機-無機復合脂質分子

形成Cerasome的有機-無機復合脂質分子一般都含有硅氧烷基團的頭部和雙鏈烷烴的尾部，連接部分含有酰胺鍵。形成Cerasome的有機-無機復合脂質分子見圖1。

圖1 形成Cerasome的有機-無機復合脂質分子

1999年，Katagiri K等[2-3]首先設計合成了有機-無機復合脂質分子1（圖1Ⅱ），并在酸性水溶液中用直接超聲的方法成功制備了Cerasome囊泡；隨后他們又合成了另一種含有季銨基團的有機-無機復合脂質分子2（圖1Ⅲ）[3]，脂質分子2與脂質分子1不同，其本身就是一種兩性分子，不需要水解硅氧烷形成硅烷醇。2003年Hashizume M等[4-5]合成出了有機-無機復合脂質分子3，隨后他們又合成出了含雙三乙氧基硅烷頭部的有機-無機脂質分子4。這兩種脂質分子形成的Cerasome形態(tài)穩(wěn)定性試驗表明，盡管雙三乙氧基頭部能提供更為充分的構成硅酸鹽網絡的基團，但是穩(wěn)定性與單乙氧基頭部形成的Cerasome相同。以上脂質分子形成的Cerasome的疏水尾部為雙鏈烷烴，這樣的結構使其具有較低的相變溫度，在作為藥物載體于體內運輸過程中，容易導致藥物的提前泄露，引發(fā)嚴重的毒副作用，使得藥物在靶位點的療效大大降低。為了進一步提高Cerasome的生物相容性，馬艷[6]設計合成了含膽固醇的新型有機-無機復合脂質分子5（圖1Ⅵ），該脂質分子是以膽固醇作為疏水尾部。以該分子制備的膽固醇Cerasome與傳統(tǒng)脂質體相比，顯示出非常高的穩(wěn)定性，與烷烴Cerasome相比，顯示出更好的生物相容性。

1.2 Cerasome的制備方法

Cerasome是有機-無機復合脂質分子通過溶膠-凝膠和自組裝過程而形成的類脂質囊泡。由于Cerasome結構和脂質體類似，所以在制備方法上可以參照脂質體的制備方法。目前脂質體的制備方法很多，如薄膜水化法、超聲波分散法、逆相蒸發(fā)法、冷凍干燥法、凍融法等?，F(xiàn)在Cerasome的制備方法已見文獻報道的有乙醇注入法、超聲分散法、薄膜水化超聲法等。

1.2.1 乙醇注入法。首先在高于Cerasome相變溫度的條件下使有機-無機復合脂質分子頭部三乙氧基基團在pH為3的酸性乙醇溶液中水解成硅醇基，然后于室溫條件下邊超聲邊將水解后的溶膠注入乙醇-水（1∶9，V/V）中，如圖2所示[4]；注入后溶液溫度保持于50℃，靜置24 h。這種方法制備的Cerasome粒徑在100～300 nm。但是由于有機-無機復合脂質分子2含有季銨結構，本身就是一種兩性分子，在形成Cerasome時，不必在酸性乙醇溶液中水解，在任何pH條件下都可直接形成Cerasome，水解和縮聚過程是同時進行的[7-8]。

圖2 乙醇溶膠注入法制備Cerasome示意圖[4]

1.2.2 超聲分散法[9-10]。將有機-無機復合脂質分子溶于鹽酸水溶液中，然后用渦旋振蕩器振蕩，直至得到分散均一的乳液，即形成大小約為幾百納米的多室囊泡；在高于23℃（多室囊泡的相變溫度是23℃）的條件下用探頭式超聲儀超聲，為防止溶劑蒸發(fā)，控制懸液的溫度低于70℃；濾膜過濾除去雜質，室溫放置過夜以使Cerasome頭部的乙氧基水解，脫水縮合形成Si-O-Si網絡。

1.2.3 薄膜水化超聲法[11-13]。將有機-無機復合脂質分子溶于三氯甲烷溶液中，超聲使其充分溶解，緩慢旋轉蒸發(fā)除去三氯甲烷；然后加入去離子水，置于55℃（高于相變溫度）恒溫水浴中水化30 min；再用探頭超聲儀超聲，靜置24 h即得Cerasome懸液。

2 Cerasome的應用

Cerasome作為一種新型的有機-無機復合脂質體，與傳統(tǒng)的脂質體相比，具有很多優(yōu)勢：（1）Cerasome的結構形態(tài)與脂質體相似，且有良好的生物相容性，能裝載親水、疏水或者兩親性物質，具備作為基因和藥物載體的特性。（2）Cerasome因表層的硅氧聚合網絡而擁有遠優(yōu)于脂質體等其他藥物載體的穩(wěn)定性和水分散性。（3）Cerasome可通過調控聚硅烷表面的縮合度和空隙控制藥物的體內外釋放。（4）Cerasome表面的硅醇基團具有良好的化學活性，易于將各種靶向分子和一些生物分子（抗體）連接到表面，因而具有開發(fā)成靶向給藥載體的優(yōu)勢和潛力。正是由于Cerasome以上諸多的優(yōu)勢，使其逐步應用于基因工程、藥物運輸、生物醫(yī)學等領域。

2.1 Cerasome在基因工程中的應用

2006年，Matsui K等[10]將帶正電的Cerasome囊泡作為基因載體用于核酸轉染研究，雖然常規(guī)的陽離子脂質體在體外基因轉染中有很高的效率，但是在體內它會被血清迅速清除，容易在肺組織內累積而產生很強的毒性。將Cerasome囊泡應用于基因的轉染，效率高、毒性低，和血清也有很好的相容性。2007年他們又將Cerasome作為siRNA載體用于RNA干擾基因沉默中。相比于傳統(tǒng)的脂質體，Cerasome作為載體與siRNA結合時，既不融合又不交聯(lián)，發(fā)揮了很好的RNA干擾性能[14]。

2.2 Cerasome在藥物運輸系統(tǒng)中的應用

2010年，Cao Z等[11]將Cerasome作為抗癌藥物的載體用于藥物運輸，制備了紫杉醇和鹽酸多柔比星Cerasome，并對紫杉醇Cerasome的體外穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的研究。與傳統(tǒng)的脂質體相比，裝載紫杉醇藥物的Cerasome具有很高的化學和貯存穩(wěn)定性，并且有很好的生物相容性和緩釋特性。Cao Z等[12]采用薄膜水化超聲法成功制備摻雜磷脂的紫杉醇的混合Cerasome，與傳統(tǒng)脂質體相比確實有效減緩了藥物的釋放速率，并可通過調節(jié)磷脂的比例來控制藥物釋放速度。該試驗結果為廣大科研工作者提供了一種控制藥物釋放的新思路，為臨床應用研究提供了前期的理論和試驗基礎。Jin YS等[15]對鹽酸多柔比星Cerasome的體外穩(wěn)定性研究表明其具有長期貯存穩(wěn)定性及良好的控制釋放性能。傳統(tǒng)的藥物載體本身無治療作用，大量載體隨著藥物進入到了人體，增加了機體的負擔。因此，研制本身具有治療效果的“活性”載體具有重要意義。Ma Y等[16]設計合成了一種含膽固醇的復合脂質，并以此為原料制備了膽固醇Cerasome。研究發(fā)現(xiàn)，不攜帶任何藥物時，這種Cerasome本身能選擇性地殺死白血病細胞，而對正常血液細胞沒有毒性；攜帶化療藥物多柔比星時，可顯著增強多柔比星對白血病細胞的殺傷力。由于膽固醇Cerasome既能降低化療藥物的使用量，減少化療引起的毒副作用，又能降低載體的使用量，減少機體的負擔，因此在白血病治療方面具有重要的應用前景，并為研制新型藥物載體提供了新的理念。

2.3 Cerasome在醫(yī)學診斷和治療中的應用

Ma Y等[16]以膽固醇復合脂質為基礎，制備了一種多功能Cerasome復合物，即金殼修飾的Cerasome復合物，同時裝載了多柔比星以及Fe3O4磁性納米粒子。這種復合物既具有磁共振成像、磁靶向的藥物運輸功能，又具有光引發(fā)的藥物釋放以及光熱治療等多種功能。這種多功能的納米復合物藥物運輸系統(tǒng)，在腫瘤的聯(lián)合治療中具有廣闊的應用前景。

Zha ZB等[17]以膽固醇復合脂質為原料，采用靜電紡絲技術制備了一種新型的納米纖維膜。研究發(fā)現(xiàn)，將識別白血病細胞的單克隆抗體固定在纖維膜上，此膜能選擇性地捕獲白血病細胞，在癌細胞的檢測和治療中具有重要的應用價值。

3 結語

Cerasome作為一種新型的有機-無機納米雜化復合材料，隨著納米技術的發(fā)展，相信未來會設計合成出更多性能優(yōu)越的有機-無機復合脂質分子。近年來對Cerasome的研究也越來越深入，也設計并制備出了一些具有特殊功能的Cerasome。但是Cerasome生物相容性的研究大多為體外試驗，而體內試驗比體外試驗的影響因素更多、更復雜，因此還需要對Cerasome的體內生物相容性做系統(tǒng)的研究與分析，為Cerasome在生物醫(yī)學領域的進一步應用奠定研究基礎。Cerasome表面具有易于功能活化的硅醇基，在作為藥物載體時，可根據(jù)受體細胞或組織的性質，在其表面連接相應的配體，進一步提高Cerasome靶向性。由于Cerasome的諸多優(yōu)點，可以預見未來Cerasome將在材料學、細胞生物學、基因工程以及生物醫(yī)藥等領域得到廣泛應用。

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