楊錦昱，謝錦珊，白菁鈺，周宏磊，程迪，朱維平*（.華東理工大學藥學院制藥工程系，上海0037；.華東理工大學藥學院 藥物化工研究所，上海市化學生物學重點實驗室，上海 0037）

隨著人們生存環(huán)境的變化和生活壓力的增大，腫瘤的發(fā)病率和病亡率逐年增加。根據(jù)《2018年全球癌癥統(tǒng)計》的報道，有1810萬癌癥新病例和960萬癌癥死亡病例[1-2]。

惡性腫瘤存在易復(fù)發(fā)、易轉(zhuǎn)移和易產(chǎn)生耐藥性的特點[3]，導致其臨床治療難度較大。手術(shù)、放療和化療對腫瘤起到一定的治療效果，但它們也會對人體產(chǎn)生傷害。目前，靶向給藥系統(tǒng)憑借其定位濃集、高效低毒的作用特點成為了研究熱點。其中納米級的靶向給藥系統(tǒng)，包括聚合物膠束、脂質(zhì)體、碳納米管和樹枝狀聚合物等（見圖1），能增加藥物溶解性、改變藥物體內(nèi)分布、提高藥物靶向性，從而提高治療效果，降低不良反應(yīng)發(fā)生率。但由于其體內(nèi)穩(wěn)定性差、腫瘤部位蓄積少、腫瘤穿透性差、細胞攝取率低和藥物釋放不完全，納米遞藥系統(tǒng)仍需不斷完善，以滿足臨床需求[4]。

圖1 用于癌癥治療中藥物輸送系統(tǒng)的不同類型的納米載體Fig 1 Different types of nanocarriers for drug delivery systems in cancer treatment

對此，研究者們根據(jù)腫瘤微環(huán)境設(shè)計了靶向納米遞藥系統(tǒng)，以增加對腫瘤的穿透作用，提高細胞攝取，加速藥物胞內(nèi)釋放，實現(xiàn)腫瘤部位的高效遞藥，顯示出良好的治療效果。腫瘤組織中的細胞通過多種機制協(xié)作，來維持有利于腫瘤細胞生存和發(fā)展的微環(huán)境。與正常組織相比，腫瘤組織的特征在于其獨特的病理生理指標（見圖2），例如低氧或還原性微環(huán)境，細胞內(nèi)高谷胱甘肽（GSH）的濃度，低pH值，酶的特異性過表達以及高活性氧（ROS）水平等，這些都可以作為前藥的內(nèi)源性觸發(fā)因素，在不損害正常組織的情況下產(chǎn)生藥理作用[5]。而特定的聚合物納米載體能與特定的區(qū)域相結(jié)合，這些特定的區(qū)域通常表現(xiàn)出對氧化還原電位、溫度、pH和光等刺激的響應(yīng)，這些刺激響應(yīng)性聚合物納米載體由于具有增強疾病部位藥物生物利用度的能力，在靶向藥物遞送應(yīng)用中顯示出巨大的潛力[6]。本文將對目前研究報道的一些腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)信號進行總結(jié)，包括腫瘤區(qū)域的乏氧、腫瘤細胞中H2O2大量積累、內(nèi)涵體和溶酶體的低 pH 環(huán)境及腫瘤細胞內(nèi)的高濃度GSH等。

圖2 正常和腫瘤細胞的不同微環(huán)境[5]Fig 2 Different microenvironments for normal and tumor cells[5]

1 基于腫瘤微環(huán)境響應(yīng)型藥物遞送系統(tǒng)

1.1 pH響應(yīng)

正常情況下，組織外基質(zhì)中pH值接近7.4，但腫瘤細胞大多通過低效的糖酵解途徑來獲取能量，而乳酸和質(zhì)子作為糖酵解的主要產(chǎn)物被泵出細胞，導致了腫瘤細胞外環(huán)境的酸化，一般pH為6.2～6.9[7]。與此同時，腫瘤細胞內(nèi)早期內(nèi)涵體pH在6.0左右，晚期內(nèi)涵體pH一般在5.0左右；溶酶體pH在4.0～5.0[8]。由于大多數(shù)化療藥物的作用靶點在細胞核內(nèi)，藥物在腫瘤細胞內(nèi)容易被隔離在酸性囊泡（如內(nèi)涵體、溶酶體）內(nèi)，難以到達作用靶點。利用這些pH的差異，可以構(gòu)建pH響應(yīng)性的藥物遞送釋放系統(tǒng)，其主要策略包括設(shè)計聚合物載體隨pH改變發(fā)生化學鍵斷裂、構(gòu)象或溶解性變化、電荷反轉(zhuǎn)或質(zhì)子海綿作用[4]。

1.1.1 pH響應(yīng)的化學鍵斷裂 通過酸敏感的基團（如縮醛鍵、腙鍵、亞胺鍵等）在酸性條件下斷裂，使載體和藥物分離，加速藥物的釋放和被攝取。

Kang等[9]將多柔比星（DOX）和樹狀多輪烷用腙鍵共價相連，形成兩親性pH敏感的PR-g-DOX膠束。這種膠束微粒在pH為5.0和6.0的微酸性環(huán)境中時，釋放DOX的速度明顯加快，而在正常生理條件下，幾乎沒有突釋的現(xiàn)象。特別是在針對A549癌細胞的治療中，PR-g-DOX膠束展現(xiàn)出更好的耐藥性和更高的體內(nèi)療效。

Zhang等[10]探索出一種擁有高腫瘤靶向性和腫瘤細胞內(nèi)化能力的藥物遞送系統(tǒng)。靜脈注射裝載紫杉醇的pH敏感Cl-Lip脂質(zhì)體。該脂質(zhì)體由R8肽修飾，用pH敏感的腙鍵連接長鏈聚乙二醇衍生物來提高選擇性。當脂質(zhì)體通過高滲透長滯留效應(yīng)（EPR）效應(yīng)到達腫瘤細胞間液時，低pH環(huán)境使腙鍵斷裂從而暴露R8肽，在R8肽的介導作用下，藥物被腫瘤細胞攝取從而發(fā)揮作用。

1.1.2 pH響應(yīng)的構(gòu)象或溶解性改變 通過聚合物上可解離的基團（如氨基、羧基）隨pH的改變發(fā)生構(gòu)象或溶解性的變化，使載體系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，促進藥物的釋放。

Liu等[11]探索出一種具有pH敏感的近紅外熒光成像功能的新型聚合物膠束。該膠束以聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）為親水外殼，以PMAA/DOX 復(fù)合物作為膠束內(nèi)核。在酸性環(huán)境下聚甲基丙烯酸（PMAA）的羧基質(zhì)子化，改變了其在水溶液中的溶解度和形態(tài)，導致內(nèi)核解離，膠束崩塌并快速釋放出DOX，表現(xiàn)出對HeLa細胞的有效細胞毒性。

1.1.3 pH響應(yīng)的電荷反轉(zhuǎn) 通過能發(fā)生電荷反轉(zhuǎn)的兩性聚合物在酸性環(huán)境下的表面電性調(diào)節(jié)，使外層載體因同種電荷相斥而體積膨脹或掉落，加速藥物的釋放和被攝取。

Ju等[12]設(shè)計了一種核-殼交聯(lián)結(jié)構(gòu)的納米凝膠，由N-賴氨酰基-N'-琥珀?；鶜ぞ厶牵∟LSC）、N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）和牛血清蛋白（BSA）構(gòu)成。其中，NLSC具有酸觸發(fā)的電荷反轉(zhuǎn)能力，能在中性條件下存在的NIPAM構(gòu)造了納米凝膠的聚電解質(zhì)核心，而帶負電荷的BSA通過在聚電解質(zhì)核心上交聯(lián)形成衣殼狀的殼，在系統(tǒng)循環(huán)和pH響應(yīng)溶脹-收縮過程中保留了納米凝膠的穩(wěn)定性。低pH時，NLSC中的氨基迅速質(zhì)子化，產(chǎn)生靜電排斥力，觸發(fā)N-賴氨?；?N'-琥珀酰基殼聚糖納米凝膠（NLSC-NG）聚電解質(zhì)核心的溶脹而釋放藥物，隨后NLSCNG被轉(zhuǎn)運至細胞質(zhì)，恢復(fù)原有大小，從死細胞中排出，再被周圍的腫瘤細胞攝取，發(fā)生類似病毒感染的過程。這種連續(xù)的遞送系統(tǒng)，具有作為深層滲透抗癌藥物的潛力（見圖3）。

圖3 可逆溶脹-收縮納米凝膠（NLSC-NG）的細胞間遞送系統(tǒng)示意圖[12]Fig 3 Intercellular delivery system of reversible swelling-shrinking nanogel（NLSC-NG）[12]

Yuan等[13]設(shè)計合成了具有電荷翻轉(zhuǎn)能力的兩性離子聚合物聚己內(nèi)酯-聚（磷酸丙基乙烯-巰基乙胺-琥珀二氯）[PCL-P（AEP-g-TMA/DMA）]。生理條件下，在微觀范圍內(nèi)具有陰離子和陽離子基團的親水性兩性離子嵌段可以通過靜電相互作用形成水合層，保持恒定的表面電荷。通過EPR效應(yīng)在相對酸性的腫瘤組織中積累后，納米顆粒通過減少陰離子部分而帶正電，與帶負電的細胞膜結(jié)合，有助于細胞攝取藥物，增強治療效果。

1.1.4 pH響應(yīng)的質(zhì)子海綿作用 陽離子聚合物[如聚乙烯亞胺（PEI）、聚組氨酸（p-His）、聚L-賴氨酸（PLL）等]的質(zhì)子緩沖能力可以促進載體的內(nèi)涵體/溶酶體逃逸，從而促進核酸的釋放。內(nèi)涵體和溶酶體的酸性環(huán)境對弱堿性的藥物有蓄積作用，也可能使藥物分解而失去活性。因此，進入內(nèi)涵體和溶酶體的藥物必須盡快從內(nèi)涵體和溶酶體中逃逸到細胞質(zhì)，這就需要使內(nèi)涵體或溶酶體膜破裂。如PEI分子在生理條件下有15%～20%的胺質(zhì)子化，在很寬的pH范圍內(nèi)對周圍環(huán)境有緩沖作用[14]。當溶酶體內(nèi)的 pH 下降時，PEI能夠大量捕獲質(zhì)子，從而中和溶酶體的凈電荷并引起氯離子內(nèi)流，導致溶酶體內(nèi)滲透壓升高，最后溶酶體破裂，將內(nèi)吞的藥物/載體釋放到細胞質(zhì)中。

核酸可高精度地調(diào)節(jié)細胞功能，但其穿越細胞保護膜的效果較差，限制了其到達細胞內(nèi)作用位點的能力。Chiper等[15]選擇分子量在10～30 kDa的PEI作為合成載體。陽離子聚合物PEI與核酸的聚陰離子主鏈發(fā)生靜電相互作用，并形成包裹核酸的陽離子顆粒，被細胞表面結(jié)合、內(nèi)化。在腫瘤組織的酸性條件下，PEI發(fā)揮“質(zhì)子海綿”效應(yīng)，發(fā)生內(nèi)涵體逃逸，促進核酸釋放。

為了將siRNA全身性遞送至實體瘤，Kim等[16]用載有20 kDa siRNA的單聚體聚離子復(fù)合物（uPIC）和20 nm金納米顆粒（AuNP）構(gòu)建了大小可調(diào)節(jié)且可逆穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)。其中，uPIC是通過電荷匹配的聚（乙二醇）-b-聚（L-賴氨酸）（PEG-PLL）共聚物的電荷匹配聚離子絡(luò)合物制備的，利用PLL的質(zhì)子緩沖能力逃離內(nèi)涵體/溶酶體進入胞質(zhì)，再被胞質(zhì)中高濃度的GSH還原，使硫-金鍵斷裂而快速釋放出 siRNA，提高了 siRNA 的基因沉默效率。

1.2 氧化還原響應(yīng)

腫瘤微環(huán)境的一個顯著特點是高氧化還原水平。腫瘤細胞中，包括H2O2在內(nèi)的ROS產(chǎn)生增加，處于高氧化水平[17]。由于高濃度的ROS會對細胞產(chǎn)生破壞作用，腫瘤細胞通過上調(diào)抗氧化系統(tǒng)來抵抗ROS的破壞作用，從而適應(yīng)氧化應(yīng)激，維持ROS的適當平衡[17-18]。因此，腫瘤組織中存在較多的高還原性物質(zhì)（例如GSH、還原酶等），具有高還原水平?；诟哐趸€原的腫瘤微環(huán)境，研究者設(shè)計了多種高ROS響應(yīng)及高GSH響應(yīng)的藥物遞送系統(tǒng)。

1.2.1 乏氧響應(yīng) 乏氧是實體瘤的特征之一。腫瘤細胞無節(jié)制生長，且凋亡速度低，導致它對氧及其他能量物質(zhì)如葡萄糖等的需求增加；腫瘤體積高速膨脹，一部分腫瘤組織由于遠離血管導致血液供應(yīng)不足出現(xiàn)乏氧。乏氧微環(huán)境會對藥物輸送造成巨大障礙，影響化療、放療和光動力治療等需氧療法的效果。目前基于腫瘤乏氧微環(huán)境的治療方法主要有三種，即向乏氧腫瘤輸送氧氣；原位生成氧氣；靶向腫瘤乏氧微環(huán)境[19]。

① 向乏氧腫瘤輸送氧氣：馬寅初課題組[19]設(shè)計了一個獨特的DNA-dual-targeting nanodroplet多功能智能納米載藥系統(tǒng)NDr（Au＋PFOB＋O2）。一方面該系統(tǒng)負載的超小粒徑的high-Z元素的金納米顆粒能利用其離子化能量集中于腫瘤部位，提高放療增敏特性；另一方面，包載的液態(tài)氟碳（PFOB）負載氧氣進行輸送，有效改善腫瘤乏氧微環(huán)境，從而提高放療效果。

② 原位生成氧氣：借助MnO2催化腫瘤中的H2O2產(chǎn)生氧氣是最常見的原位生成氧氣策略[20]；此外，過氧化氫酶也被發(fā)現(xiàn)能夠催化腫瘤部位的H2O2產(chǎn)生氧氣[21]，有效改善腫瘤乏氧微環(huán)境，從而提高需氧療法的治療效果。

Chen等[20]通過基于白蛋白的Mn2＋的生物礦化，設(shè)計了智能的多功能pH / H2O2響應(yīng)的以人血清白蛋白（HSA）為涂層的HSA-MnO2-Ce6＆Pt（HMCP）納米顆粒（Ce6為一種光敏劑，Pt代表一種順鉑前藥），其二氧化錳外殼可以響應(yīng)性地被腫瘤組織內(nèi)H2O2分解釋放出氧氣，改善腫瘤內(nèi)乏氧環(huán)境。同時，在酸性的腫瘤微環(huán)境下，HMCP納米顆粒將逐漸降解為小尺寸（＜10 nm）的單個治療性白蛋白-藥物復(fù)合物，使腫瘤內(nèi)通透性大大增強，可在光動力和化學療法的結(jié)合中進一步改善治療效果。

③ 靶向腫瘤乏氧微環(huán)境：光動力治療（PDT）過程消耗氧氣，乏氧激活前藥（hypoxia-activated prodrugs，HAPs）本身無毒性，但可選擇性殺死乏氧腫瘤細胞，因此可以基于此設(shè)計HAPs與PDT聯(lián)合治療，即PDT治療過程消耗氧氣，導致腫瘤環(huán)境乏氧惡化，將進一步促進HAPs被激活從而發(fā)揮抗腫瘤協(xié)同作用[22]。

Feng等[23]利用脂質(zhì)體作為載體，用其同時負載光敏劑Ce6和親水性乏氧激活前藥巴諾蒽醌（AQ4N），再用聚乙二醇（PEG）對該脂質(zhì)體表面進行修飾，最后利用Ce6與64Cu同位素螯合，制備成具有成像作用的AQ4N-64Cu-hCe6脂質(zhì)體。該脂質(zhì)體表面的親水性PEG能夠避免納米體系在體內(nèi)被降解，提高體系的血液穩(wěn)定性，使該體系能夠蓄積于腫瘤組織。給予激光照射后，體系中Ce6與周圍氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生ROS，殺死腫瘤細胞。ROS的產(chǎn)生消耗氧氣，這一過程導致腫瘤乏氧環(huán)境惡化，促進體系中乏氧激活前藥AQ4N被激活，還原成具有細胞毒性的產(chǎn)物，能夠選擇性殺傷乏氧腫瘤細胞，與Ce6產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤作用，從而顯著提高腫瘤治療效果。

Li等[24]先將乏氧激活前藥替拉扎明（TPZ）包埋于卟啉金屬有機框架PCN-224中，再將其與一種癌細胞膜仿生修飾的納米粒混合組裝成TPZ@PCN@MEM。經(jīng)靜脈注射后TPZ@PCN@MEM能夠選擇性地蓄積于腫瘤組織中。給予激光照射后，體系中的PCN-224被激發(fā)產(chǎn)生ROS，發(fā)揮PDT作用，消耗氧氣，導致腫瘤乏氧環(huán)境惡化，進一步促進TPZ激活，選擇性殺死乏氧腫瘤細胞，實現(xiàn)HAPs與PDT聯(lián)合治療。

Wang等[25]合成了以iRGD肽修飾表面的納米粒，并負載光敏劑吲哚菁綠（ICG）和乏氧激活前藥TPZ。該iRGD肽能夠靶向到腫瘤組織并提高納米粒的腫瘤組織穿透能力。給予近紅外激光照射后，ICG發(fā)揮PDT作用，消耗氧氣導致腫瘤乏氧環(huán)境惡化，激活TPZ的抗腫瘤活性，從而實現(xiàn)抗腫瘤的協(xié)同作用。

Chen等[26]將低毒性的兼性厭氧菌菌株VNP20009作為生物治療劑及藥物載體，使其吸附光熱劑聚多巴胺，用于腫瘤靶向治療。該藥物遞送系統(tǒng)通過一次注射給藥和激光照射后，使VNP20009能夠選擇性蓄積于腫瘤組織，不僅消除了原位腫瘤，同時可避免腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的產(chǎn)生，取得了顯著的腫瘤靶向治療效果。

有關(guān)WDR62在大腦發(fā)育過程中的功能和作用機制研究，以及WDR62基因突變?nèi)绾螌е滦☆^畸形的致病機制尚不清楚?，F(xiàn)有研究認為WDR62通過調(diào)控JNK1的活性參與腦發(fā)育過程中神經(jīng)干細胞發(fā)育，敲除WDR62或JNK1的表達可引起神經(jīng)干細胞發(fā)育的提前分化，神經(jīng)元譜系建立及神經(jīng)元遷移異常[5, 6]。

Kulkarni等[27]以偶氮苯結(jié)構(gòu)作為連接臂，將聚乳酸和PEG共價結(jié)合，合成乏氧敏感的二嵌段共聚物。該聚合物在水溶液中自組裝形成囊泡，可用于包載抗腫瘤藥物吉西他濱和厄洛替尼。在常氧條件下，該聚合物囊泡包封的藥物可維持50 min不釋放；而在乏氧條件下偶氮鍵（AZO）還原斷裂，導致聚合物囊泡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性被破壞，從而快速釋放吉西他濱和厄洛替尼，實現(xiàn)協(xié)同抗腫瘤作用。

Thambi等[28]將疏水性的2-硝基咪唑與親水性的羧甲基葡聚糖共價結(jié)合，形成乏氧敏感的納米粒，并負載抗腫瘤藥物DOX。在腫瘤乏氧微環(huán)境中，載體中疏水性的2-硝基咪唑被還原成親水性產(chǎn)物，導致載體結(jié)構(gòu)被破壞，促進DOX釋放，進而發(fā)揮抗腫瘤作用。體外研究顯示，在常氧條件下該納米體系中DOX釋放緩慢，但在乏氧條件下，DOX釋放顯著增加。

Ahmad等[29]利用酰胺反應(yīng)，將6-（2-硝基咪唑）己基胺（NID）結(jié)合到甲氧基聚（乙二醇）-b-聚（谷氨酸）上，制備了乏氧敏感的納米粒，并負載化療藥物。該體系的親水性外殼PEG能夠增強納米體系在體內(nèi)的循環(huán)穩(wěn)定性；NID作為體系的疏水部分，促進材料膠束化，提高材料的載藥能力，且其在乏氧條件下結(jié)構(gòu)改變，導致整個納米體系結(jié)構(gòu)被破壞，從而促進藥物釋放，提高靶點藥物濃度，增強其抗腫瘤作用。

Liu等[30]設(shè)計了一種乏氧敏感的前藥膠束，以偶氮鍵為連接臂，將己硫醇化的PEG（PEG-C6）與化療藥物康普瑞汀（CA4）共價結(jié)合，形成兩親性分子PEG-C6-AZO-CA4。該兩親性分子在水中自組裝成膠束，可負載化療藥物DOX；由于實體瘤組織的高通透性和EPR效應(yīng)，膠束在腫瘤組織中蓄積，并在腫瘤乏氧微環(huán)境促使體系中乏氧敏感的偶氮苯結(jié)構(gòu)還原斷裂，導致載體結(jié)構(gòu)被破壞，引起膠束解體，促進藥物DOX釋放，實現(xiàn)DOX 與CA4的協(xié)同抗腫瘤作用。

1.2.2 GSH響應(yīng) 腫瘤細胞內(nèi)的GSH濃度（2～10 mmol·L－1）很高，高于正常細胞[31]；而細胞外區(qū)域（如血漿和其他體液）中的GSH濃度僅為2～20 μmol·L－1。因此可以利用GSH濃度的巨大差異來實現(xiàn)藥物在腫瘤細胞內(nèi)的快速釋放，從而大大提高藥物的生物利用度，增強治療效果[32]。

Lin等[33]設(shè)計了用透明質(zhì)酸（HA）包被的還原響應(yīng)性殼聚糖納米粒子。利用殼聚糖（CS）與銅螯合劑D-青霉胺（D-pen）共軛形成二硫鍵獲得CS-SS-D-pen共軛物，DOX和D-pen中Cu（Ⅱ）離子以Cu（Ⅱ）-DOX絡(luò)合物的形式進行包載（見圖4）。腫瘤細胞內(nèi)高表達的GSH還原CS-SS-D-pen的二硫鍵以釋放D-pen。釋放的游離D-pen通過一系列反應(yīng)引發(fā)ROS的生成，釋放DOX，實現(xiàn)了GSH響應(yīng)性藥物釋放。

圖4 靶向CD44和氧化還原觸發(fā)的ROS產(chǎn)生和DOX釋放[33]Fig 4 CD44-targeting and redox-triggered ROS production and DOX release[33]

Wang等[34]開發(fā)了分級響應(yīng)的納米藥物（HRNM）用于化學療法的程序化遞送。HRNM是由環(huán)狀RGD肽共軛三嵌段共聚物形成的，GDPC7A-POEG-PssCPT，由疏水性PC7A鏈，親水性聚[低聚（乙二醇）單甲醚甲基丙烯酸甲酯]（POEG）片段和疏水性多還原反應(yīng)性喜樹堿（CPT）前藥（PssCPT）鏈組成。在細胞內(nèi)高水平的GSH響應(yīng)下，活性CPT藥物將迅速釋放，發(fā)揮抗腫瘤作用。

Liu等[35]通過將厚樸酚（HNK）和5，6-二甲基黃嘌呤酮-4-乙酸（DMXAA）的共軛物與GSH響應(yīng)性納米載體聚（α-硫辛酸）聚乙二醇結(jié)合，制備出一種新型的納米藥物。納米藥物在腫瘤部位高GSH水平時解體，實現(xiàn)了HNK與DMXAA在腫瘤部位的共同遞送。通過HNK的近程殺傷和DMXAA的遠距離殺傷，實現(xiàn)了4T1乳腺癌的聯(lián)合治療，其腫瘤抑制率達到93%，為腫瘤治療提供了有價值的候選治療方案。

Feng等[36]開發(fā)了一種有效的分步骨肉瘤（OS）靶向脂質(zhì)體系統(tǒng)，將骨靶向部分阿侖膦酸鹽（ALN）與HA（CD44的配體）綴合。該ALNHA共軛物通過生物可還原的二硫鍵（-S-S-）與DSPE-PEG2000-COOH偶聯(lián)，獲得功能化的脂質(zhì)ALN-HA-SS-L，將其后插入裝有DOX的預(yù)制脂質(zhì)體中。一旦脂質(zhì)體被腫瘤細胞內(nèi)化，細胞內(nèi)GSH就會通過-S-S-鍵的裂解促進聚合物從脂質(zhì)體脫落，從而使藥物從普通脂質(zhì)體中釋放出來。Li等[37]制備基于CD-PEG Azo-PCL的GSH/光雙響應(yīng)的新型超分子藥物載體（簡稱CPAP）用于DOX的細胞內(nèi)遞送。癌細胞中高濃度的GSH可以刺激藥物載體主動釋放藥物，從而有針對性地釋放抗癌藥物。而在GSH和光同時存在的情況下，載有藥物的CPAP（CPAP @ DOX）顯示出最快的藥物釋放，其有望成為抗癌藥物的智能納米載體。Lu等[38]基于宿主-客體的相互作用，制備了一種雙重反應(yīng)性靶向納米顆粒藥物遞送系統(tǒng)，命名為DOX @ MSN-SS-N＝C-HA，用于癌癥治療。MSN分別通過pH敏感的苯胺亞胺鍵和氧化還原敏感的二硫鍵經(jīng)苯環(huán)修飾，通過載有化學治療的藥物DOX-CD負載了化學治療藥物DOX。載體進入癌細胞后，酸性環(huán)境以及高濃度的GSH導致載體迅速釋放DOX用于細胞凋亡。

Yang等[39]制備了具有良好的生物相容性和可調(diào)穩(wěn)定性的雙交聯(lián)PMAABACy/Fe（Ⅲ）-co-PEGMA950納米凝膠裝載化療藥物。共價交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入使載體對腫瘤細胞內(nèi)高濃度的GSH敏感，誘導其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)藥物的釋放，見圖5。

圖5 PMAABACy / Fe（Ⅲ）-co-PEGMA950的制備（A）及其GSH誘導的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化和藥物釋放（B）示意圖[39]Fig 5 Illustration of the preparation of PMAABACy/Fe（Ⅲ）-co-PEGMA950（A）and its GSH-induced structural transformation and drug release（B）[39]

Guo等[40]通過原位還原法用AuNPs修飾介孔二氧化硅納米粒子，并引入了巰基修飾的聚乙二醇作為還原反應(yīng)型“守門員”構(gòu)建了MSN-Au-PEG納米平臺。體外數(shù)據(jù)表明，響應(yīng)細胞間較高的GSH濃度，可以使MSN-Au-PEG @ DOX可控地釋放負載的DOX。此外，修飾的AuNPs在550 nm處照射后可產(chǎn)生ROS，誘導腫瘤細胞凋亡。結(jié)合化學療法和光動力療法，MSN-Au-PEG @ DOX表現(xiàn)出增強的抗腫瘤效果，顯示了未來聯(lián)合療法的巨大潛力。

夏穎等[32]設(shè)計合成了一種由肝癌細胞膜包覆的氧化還原敏感脂質(zhì)體納米粒，利用肝癌細胞膜的靶向作用準確到達腫瘤部位，并在腫瘤細胞內(nèi)高濃度GSH 的作用下迅速斷裂，釋放所載藥物。Maggini等[41]設(shè)計了含有二硫鍵（ss-NPs）的氧化還原反應(yīng)性介孔有機硅納米粒子，腫瘤細胞中高濃度的GSH可選擇性激活細胞內(nèi)的分解過程，有利于藥物的釋放。

1.2.3 高ROS響應(yīng) ROS包括超氧化物、過氧化氫和羥基自由基。ROS是癌癥的重要信號分子，相比于正常細胞，在許多癌細胞系中，ROS水平升高[18]。腫瘤細胞中ROS代表性成分H2O2大量積累[42]，因此，科學家們設(shè)計了多種基于H2O2響應(yīng)的納米載藥系統(tǒng)，用于實現(xiàn)腫瘤靶向治療，以減輕化療的副作用，或增強其他療法的治療效果，如光動力療法、氧化療法等。除此以外，H2O2及其他腫瘤微環(huán)境特征雙響應(yīng)的納米載藥平臺也是研究的熱點。

He等[43]開發(fā)了一種細胞特異性的，可激活H2O2并生成O2改善PDT治療的納米顆粒（HAOP NP），它具有高度選擇性，并且可以有效治療癌癥。納米粒子裝載光敏劑和過氧化氫酶，包裹含淬滅劑的聚合物外殼，并用腫瘤靶向配體c（RGDfK）進行修飾。當HAOP NP被富含αvβ3整聯(lián)蛋白的腫瘤細胞選擇性吸收后，細胞內(nèi)的H2O2進入納米粒子，由過氧化氫酶催化生成O2，從而導致外殼破裂并釋放光敏劑，實現(xiàn)PDT治療，同時HAOP NP在PDT過程中連續(xù)產(chǎn)生O2，大大提高了PDT在乏氧腫瘤中的療效。

Ge等[44]報道了一種新型的過氧化氫響應(yīng)的納米藥物平臺。棕櫚酸抗壞血酸酯（PA）是一種氧化強化劑。將喜樹堿（CPT）聚合物前藥膠束與PA共聚，在腫瘤細胞環(huán)境內(nèi)響應(yīng)產(chǎn)生H2O2，不僅能上調(diào)腫瘤內(nèi)H2O2水平，增強腫瘤內(nèi)氧化應(yīng)激、實現(xiàn)氧化治療，隨后還可以實現(xiàn)自給自足的H2O2反應(yīng)性藥物釋放，觸發(fā)喜樹堿釋放實現(xiàn)化療，從而實現(xiàn)新型的協(xié)同氧化療法。

Xu等[45]設(shè)計了對過氧化氫及過氧亞硝酸鹽響應(yīng)的治療急性髓系白血?。ˋML）的前藥（SAHA）。通過用芳基硼酸基團修飾結(jié)構(gòu)中的辛異羥肟酸部分，得到化合物5-82。化合物5-82在AML細胞內(nèi)及病灶周圍H2O2或過氧亞硝酸的活化作用下，形成酚中間體，隨后通過1，6-消除作用釋放出游離的SAHA和短壽命的化學反應(yīng)性醌甲基化物（QM），達到治療的目的，見圖6。

圖6 芳基硼酸掩蔽的異羥肟酸前藥的設(shè)計（b）及其激活機制圖（a）（以SAHA和5-82為例）[45]Fig 6 Design of arylboronic acid-masked hydroxamic acid prodrug（b）and its activation mechanism exemplified with SAHA and 5-82（a）[45]

Wang等[46]設(shè)計并合成了ROS響應(yīng)的FAPEG-TK-PLGA共聚物。聚合物自組裝成穩(wěn)定的小尺寸DDS。DDS中的葉酸（FA）用于靶向癌細胞，ROS可以迅速裂解DDS中的TK連接子，被包裹的DOX迅速釋放到細胞質(zhì)中，從而誘導口腔鱗狀細胞癌（OSCC）細胞凋亡。親水性PEG殼和疏水性PLGA核，在水溶液中表現(xiàn)出高穩(wěn)定性，此外還具有足夠的載藥量和出色的ROS敏感性。該聚合物作為治療OSCC的新型藥物遞送系統(tǒng)具有巨大的潛力。

Noh等[17]報道了一種H2O2/pH雙響應(yīng)的混合抗癌藥物QCA，在癌細胞中釋放醌甲基化物和肉桂醛。QCA經(jīng)H2O2介導的硼酸酯氧化而釋放QM（特別是C-B鍵會迅速斷裂），并形成含有酚結(jié)構(gòu)的化合物，酚鹽會迅速自發(fā)地發(fā)生1，6-消除，形成QM。

Shu等[47]設(shè)計了一種H2O2/GSH雙響應(yīng)的硫縮酮納米顆粒（TKN），用于紫杉醇（PTX）的藥物遞送。結(jié)果表明，納米顆粒用H2O2或GSH處理后，藥物的釋放率大大增加，證實了納米顆粒對H2O2及GSH的響應(yīng)降解。而TKN降解所得的產(chǎn)物為硫辛酸和丙酮，具有生物可降解性。由此得到的雙響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)不僅可以提高生物利用度，同時也可減輕化療的不良反應(yīng)。

Shi等[48]合成了新型氧化還原雙響應(yīng)的基于兩親嵌段共聚物（ABP）并負載DOX的納米顆粒（BSN-DOX）。結(jié)構(gòu)中含有聚環(huán)氧乙烷的親水性嵌段和帶有二硫鍵連接的苯基硼酸酯基作為側(cè)基的疏水性嵌段。苯基硼酸酯的自消去離去基團被腫瘤細胞外較高濃度的過氧化氫激活，隨后通過1，6-消除反應(yīng)迅速分解為對醌甲基化物，促使納米顆粒的降解，使DOX從BSN-DOX中快速釋放，達到可控治療的目的。

2 結(jié)論

傳統(tǒng)納米遞藥系統(tǒng)存在著諸多問題，多年來，研究人員為改善納米遞藥系統(tǒng)存在的諸如體內(nèi)穩(wěn)定性差、生物利用度低、代謝不穩(wěn)定等問題，不斷設(shè)計開發(fā)可實現(xiàn)靶向可控給藥的納米遞藥系統(tǒng)，如針對腫瘤微環(huán)境的特異性，對納米載藥系統(tǒng)或已有的治療藥物進行結(jié)構(gòu)上的修飾或優(yōu)化，希望在腫瘤部位或腫瘤細胞內(nèi)響應(yīng)性降解為生物小分子，減少毒性；同時可控地釋放出藥物，實現(xiàn)靶向治療的目的。此外，研究人員結(jié)合腫瘤微環(huán)境也設(shè)計了雙響應(yīng)或多響應(yīng)的納米載藥系統(tǒng)，實現(xiàn)氧化療法、光動力療法、化學療法等多種療法的互補及聯(lián)合，最終得到響應(yīng)性高、選擇性好、制備簡單、可生物降解、可控釋放的納米遞藥系統(tǒng)。當然，目前在載藥系統(tǒng)的臨床應(yīng)用方面還有諸多挑戰(zhàn)，如納米材料在體內(nèi)的毒性及安全性依然不能確定；大部分納米載藥系統(tǒng)的制備過程復(fù)雜，不適用于商業(yè)化生產(chǎn)；載藥系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性、穩(wěn)定性不能保證等等。不過，也有一些納米藥物已經(jīng)上市或是處于臨床試驗階段，例如，NCT02043756、NCT00080418等，證明了納米藥物遞送系統(tǒng)的可行性和重要性，相信在更多研究人員的努力下，納米藥物遞送系統(tǒng)將能很好地應(yīng)用到臨床醫(yī)學上，幫助解決一些治療難題。