張璇，黃健，王金輝，藺聰聰

哈爾濱醫(yī)科大學 藥學院，黑龍江 哈爾濱 150081

三氧化二砷（As2O3）俗稱砒霜，是最古老的毒物之一，首載于《日華子本草》[1]，作為藥物應用至今已有2400 多年。傳統(tǒng)中醫(yī)藥學認為，砒霜是以毒攻毒的藥物，其藥性峻猛，有蝕瘡祛腐、殺蟲、劫痰、截瘧等功效[2]?，F(xiàn)代，As2O3發(fā)揮出不同的功效，20 世紀70 年代，張亭棟[3]以其為主藥研發(fā)出“癌靈一號”，運用于急性早幼粒細胞白血病（APL），取得了顯著療效。隨著As2O3抗白血病臨床研究的開展及其機制的揭示[4]，As2O3已成為被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準的治療APL 的首選藥。進一步研究發(fā)現(xiàn)，As2O3不僅對白血病有奇效，對肝癌、肺癌、前列腺癌、胃癌等實體瘤的治療也有一定的效果。As2O3具有較強的細胞毒性，且無需任何響應或激活即具藥理活性。遺憾的是，全身注射后，抵達腫瘤并發(fā)揮生理活性的As2O3卻不足總給藥劑量的1%，其余大量As2O3會非特異性地殺傷正常組織細胞。此外，As2O3腎臟清除快、半衰期短等缺陷也阻礙了其在實體瘤治療中的進一步推廣[5]。如何以“毒”攻“毒”、變“毒”為“寶”，實現(xiàn)As2O3在實體瘤臨床治療中的應用，是近年來國內(nèi)外研究的熱點。納米載體作為新興的藥物運載工具，能夠保護藥物不被降解，延長藥物的血液循環(huán)時間，大大提高藥物在腫瘤部位的富集，從而降低其對正常組織和細胞的毒性。與納米技術(shù)相結(jié)合，研究者們開發(fā)了一系列具有被動靶向性、主動靶向性和響應性釋放的新型As2O3靶向遞送系統(tǒng)，以實現(xiàn)As2O3的定時定位遞送。本文綜述了近年來As2O3納米藥物應用于實體瘤治療方面的最新研究進展，以期為As2O3進一步應用于實體瘤提供新的思路。

1 被動靶向遞送系統(tǒng)

相對于正常組織，實體瘤組織中血管豐富、血管壁結(jié)構(gòu)完整性差、間隙較寬，淋巴回流缺失，造成大分子類物質(zhì)和脂質(zhì)顆粒具有高通透性和滯留性，腫瘤部位這種增強滲透滯留（EPR）效應，使得粒徑＜200 nm 的顆?？赏ㄟ^血液循環(huán)向腫瘤組織滲漏，賦予了其良好的被動靶向性。筆者總結(jié)了基于EPR效應被動靶向遞送As2O3的不同納米載體，如脂質(zhì)體、聚合物囊泡及仿生納米粒在實體瘤中的最新研究進展。

1.1 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是將藥物包封在類脂質(zhì)雙分子層中形成的納米級微小泡囊，其主要缺點是在血液中能被快速清除。隨著新型載體材料及藥物修飾物的開發(fā)，免疫脂質(zhì)體、長循環(huán)脂質(zhì)體、靶向脂質(zhì)體等新型脂質(zhì)體逐漸問世，已成為許多藥物的首選載體。As2O3脂質(zhì)體的研發(fā)始于Gortzi等[6]成功制備了胂酸脂質(zhì)體，在3種惡性腫瘤細胞系（HL-60、C6、GH3）實驗中，胂酸脂質(zhì)體顯現(xiàn)出明顯的細胞毒性，而對正常細胞抑制作用小。張旭等[7]發(fā)現(xiàn)，As2O3脂質(zhì)體可誘導20.03%大鼠C6 腦膠質(zhì)瘤凋亡，遠高于游離As2O3的誘導凋亡率（3.92%）。同時多項研究揭示，As2O3脂質(zhì)體對膠質(zhì)瘤中血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）及CD34蛋白表達的抑制作用也更強[8-9]。腦膠質(zhì)瘤動物模型中，靜脈注射As2O3脂質(zhì)體取得顯著效果。這是由于As2O3脂質(zhì)體具有較高的血腦屏障（BBB）通透率，可明顯提高腦內(nèi)藥物濃度，對大鼠腦內(nèi)膠質(zhì)瘤發(fā)揮更有效的治療作用。但采用普通材料和方法制備的As2O3脂質(zhì)體包封率低且不穩(wěn)定，As2O3在生理pH條件下主要以亞砷酸［As（OH）3］的特殊形式存在，其可以穿透脂質(zhì)雙分子層，導致藥物泄露和全身毒性。為獲得高包封率、高穩(wěn)定性的As2O3脂質(zhì)體，研究者嘗試通過將As2O3與過渡金屬離子（NiⅡ、CoⅡ、PtⅡ等）共沉淀，產(chǎn)生復合物后再載入脂質(zhì)體中。結(jié)果表明此類脂質(zhì)體可使As2O3在血液循環(huán)過程中保留在脂質(zhì)體內(nèi)，從而提高了脂質(zhì)體的穩(wěn)定性和包封率[10-13]。Wang等[14]采用醋酸銅梯度法制備的As2O3脂質(zhì)體，通過在脂質(zhì)體內(nèi)使得水相醋酸銅與As2O3形成復合物，使包封率達83.1%。體內(nèi)藥動學實驗表明，As2O3脂質(zhì)體血漿清除率顯著降低，與靜脈注射的As2O3溶液相比，體內(nèi)循環(huán)時間成倍增加，改善了藥物在腫瘤組織的分布。進一步研究表明，砷與金屬離子形成的牢固骨架增加了藥物的穩(wěn)定性，這種脂質(zhì)體的儲存時間比原來延長了6個月。綜上所述，由于脂質(zhì)體作為藥物載體時能改善藥物的藥動學特征和組織分布，增加抗腫瘤藥的療效，減弱毒性，因此在構(gòu)建As2O3靶向遞送系統(tǒng)時，從基于EPR 效應的普通脂質(zhì)體，到偶聯(lián)特異性配體，實現(xiàn)精準靶向腫瘤組織的主動靶向脂質(zhì)體，脂質(zhì)體的開發(fā)也成為新的研究方向（表1）。

表1 As2O3脂質(zhì)體構(gòu)建策略及應用

1.2 聚合物囊泡

聚合物囊泡基本結(jié)構(gòu)與脂質(zhì)體相似，均為具有封閉的類脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)，但與脂質(zhì)體相比，聚合物囊泡的兩親性分子為合成的嵌段共聚物而不是磷脂，因此，其雙層膜具有更強的剛性，且其表面電性可通過共聚物組成改變，具有更強的增溶力、靶向性、緩釋性。在聚合物囊泡的制備中，聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）是常用材料，用聚乙二醇（PEG）表面修飾可避免其與單核巨噬系統(tǒng)的非特異性相互作用，獲得體內(nèi)長循環(huán)效果。王琪等[18]將As2O3聚乳酸納米粒（As2O3-PLA-NPs）用PEG 衍生物（mPEG）修飾后藥時曲線下面積（AUC）為原來的1.64 倍。但PEG 本身會干擾納米粒和細胞間的相互作用，而且在藥物釋放過程中，PLGA 會被降解，降解體系呈酸性，可以引發(fā)炎癥反應，這些都要求研究者尋找新的改性材料。國外研究中，Song等[19]將PEG 和乳糖酸（LA）偶聯(lián)至殼聚糖（CS）上，制備了改性材料PEG 和LA 修飾的殼聚糖（PLC）。細胞實驗證明，優(yōu)化后的As2O3-PLGA/PLC納米粒子具有良好的血液相容性和緩釋性，在應用于SMMC-7721細胞時，能有效抑制瘤細胞生長，而對正常人肝細胞毒性低。因藥物載體和改性材料均具有良好的生物相容性和可降解性，這種聚合物囊泡對腎臟和肝臟無毒，是一種安全有效的肝癌化療給藥系統(tǒng)。Hu 等[20]發(fā)現(xiàn)，PEG-PLGA-聚賴氨酸（PEAL）陽離子胺基疏水/親水三嵌段共聚物在體內(nèi)降解產(chǎn)物無毒，且作為藥物載體時可增強對藥物的攝取，實現(xiàn)瘤內(nèi)給藥，在后續(xù)細胞實驗中發(fā)現(xiàn)，PEAL 載As2O3遞藥后可通過降低DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶1（Dnmt1）和增殖細胞核抗原（PCNA）的表達、減弱Dnmt1和PCNA之間相互作用、誘導G2/M1基因阻滯等方式抑制腫瘤細胞生長和轉(zhuǎn)移，從而增強療效。由此可見，研究開發(fā)新的聚合物材料是優(yōu)化As2O3聚合物囊泡的關(guān)鍵。

1.3 仿生納米粒

由于載體材料本身為異源性物質(zhì)，因此在納米顆粒到達腫瘤組織前往往會被機體免疫系統(tǒng)快速清除，從而大大降低臨床療效。為解決此問題，基于細胞、內(nèi)源性蛋白及病原體的仿生藥物遞送系統(tǒng)應運而生。目前，As2O3仿生納米粒的研究主要是基于前2 種設計理念。Lian 等[21]利用紅細胞膜（RBCM）對As2O3納米粒進行包裹。實驗中用離子交聯(lián)法制備了負載有As2O3的海藻酸鈉納米粒（SANA），再將RBCM 包封于表面得到紅細胞包裹的載藥納米粒（RSANs）。RSANs 具有完整的雙層結(jié)構(gòu)，平均粒徑為163 nm，平均包封率為14.31%，與未包膜組相比，包膜組藥物被巨噬細胞吞噬的幾率降低51%，且對NB4 及7721 瘤細胞系均有毒性，但對正常細胞毒性較低。另外，人血清白蛋白（HSA）也可用來包封納米粒，提高藥物的生物相容性或改善藥物的分散性。吳名等[22]發(fā)現(xiàn)，用HSA 包覆多孔氧化鐵運載As2O3后，可改善As2O3在緩沖液中的分散性，達到更好的肝靶向效果。樊繼波[23]采用乳化-熱固法制備的As2O3白蛋白納米球具有載藥量高、釋藥緩慢的優(yōu)點，體外實驗中能有效殺傷膀胱癌細胞，且與游離藥物相比，藥物毒性更低。最新研究中，研究人員采用化學原位沉淀法合成裸As2O3納米粒后用HSA 涂布。制得的納米粒在運用于小鼠成纖維細胞和人皮膚成纖維細胞（HDF）中時，展現(xiàn)出良好的生物相容性，并且對正常組織細胞的毒性低，HDF中HSA-As2O3的質(zhì)量濃度低于20 μg·mL-1[24]。

2 主動靶向遞送系統(tǒng)

隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境（TME）遠比預期復雜，致密的細胞外基質(zhì)、血管高滲透性、較高的組織液壓等形成了阻礙抗腫瘤藥物有效遞送的天然屏障[25]，化被動靶向為主動靶向的策略為納米藥物避開腫瘤組織致密微環(huán)境的天然屏障，進一步提高負載藥物的療效開辟了新的思路。因此，在前期基礎上，研究者們針對腫瘤部位的特異性表達因子，設計了一系列主動靶向納米制劑，如利用葉酸、抗體、多肽等對As2O3的納米粒進行修飾。利用腫瘤細胞大量表達的特異性因子，實現(xiàn)As2O3在腫瘤部位的定向富集和精準釋放，而正常組織細胞因缺乏對應受體，藥物不易進入細胞，從而減輕了藥物的不良反應（圖1）。

圖1 As2O3主動靶向遞藥原理

2.1 葉酸修飾

葉酸受體（FR）在腫瘤細胞膜上高度表達，在正常組織細胞上的表達卻相對保守，將葉酸偶聯(lián)至脂質(zhì)體，介孔二氧化硅（SiO2）納米粒等載體上可賦予其主動靶向性。Chen 等[26]將葉酸作為配體連接到As2O3脂質(zhì)體上，研究表明，人鼻咽癌細胞以FR為中介內(nèi)吞As2O3脂質(zhì)體，結(jié)合葉酸的靶向脂質(zhì)體細胞攝入率是未結(jié)合組的3～6 倍。葉酸修飾的主動靶向系統(tǒng)在抗肝癌的研究尤其多。Zhu等[17]制備了葉酸修飾的亞砷酸鈣脂質(zhì)體（FA-LP-CaAs），在應用于HepG2 細胞系時，與未經(jīng)葉酸修飾的LP-CaAs 納米粒相比，F(xiàn)A-LP-CaAs 的細胞攝取率顯著增加，且HepG2 細胞內(nèi)As2O3濃度也提高，細胞凋亡率升高。葉酸也可以修飾其他納米載體，如白蛋白納米粒。劉海[27]合成了葉酸偶聯(lián)率為30.31 μg·mg-1的載藥葉酸偶聯(lián)牛血清白蛋白納米粒（F-BSANP）。將其應用于A549 肺癌細胞模型時發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)-BSANP 組對腫瘤細胞的抑制率為72%，對正常細胞抑制率僅為13%，而未偶聯(lián)葉酸的藥物對腫瘤細胞和正常細胞的抑制率分別為14%和10%。這表明葉酸修飾賦予藥物載體對靶細胞特異性殺傷作用。Chi等[28]在成功制備了具有pH依賴釋放特性且中心含有磁性氧化鐵納米顆粒的介孔SiO2納米粒后，為進一步提高其對肝癌組織的靶向作用，將其表面用葉酸修飾，在應用于SMMC-7721肝癌細胞系后，結(jié)果顯示，葉酸修飾組半數(shù)抑制濃度（IC50）下降至0.36 μmol·L-1，而用mPEG 修飾的對照組IC50為1.46 μmol·L-1，這說明葉酸修飾增加了細胞藥物攝入率，因而獲得更好的抗癌效果。

2.2 抗體修飾

抗體修飾可通過抗體-受體或抗體-配體識別結(jié)合的原理實現(xiàn)藥物的靶向運送。采用抗體-受體結(jié)合策略構(gòu)建的主動靶向藥物的基本原理是某些受體在腫瘤組織高表達，因此在As2O3藥物上偶聯(lián)相對應的抗體構(gòu)建的免疫微球或納米?？梢园邢蚰[瘤組織。尿激酶系統(tǒng)包括尿激酶原激活物（uPA）和uPA 受體（uPAR），uPAR 在多種癌細胞表面過表達，而在正常組織中低表達。因卵巢癌細胞具有高表達的uPA 系 統(tǒng)，Zhang 等[13]將uPA 抗體連接 至As2O3脂 質(zhì)體上，這種靶向脂質(zhì)體應用于卵巢癌細胞后，癌細胞藥物攝入的效率增加4 倍，細胞生長抑制率為普通脂質(zhì)體的2倍。因VEGF-2受體在肝癌組織中過表達，研究者將VEGF-2 偶聯(lián)至As2O3-PEG-PLA 納米粒上，該體系應用于肝癌裸鼠模型后在肝腫瘤組織藥物濃度為未偶聯(lián)抗體的2 倍，而在其他組織藥物濃度顯著降低[29]；陳巖等[30]將轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的單克隆抗體（OX26）偶聯(lián)至As2O3脂質(zhì)體上制備的As2O3免疫脂質(zhì)體對大鼠腦膠質(zhì)瘤的抑制率高于單純As2O3組。另外，抗體-抗原的特異性結(jié)合亦可以提供設計主動靶向藥的思路。Qian 等[31]將抗CD-44v6 抗體片段可變區(qū)共價連接至As2O3脂質(zhì)體囊泡上，因上皮細胞起源的腫瘤細胞高表達CD-44v6 抗原，所以該載藥體對此類腫瘤細胞表現(xiàn)出高度靶向性。該實驗組進一步將合成的納米粒應用于人胰腺癌細胞系PANCE-1，發(fā)現(xiàn)與非靶向組相比，靶向組能夠更有效地運送藥物到腫瘤組織。

2.3 多肽修飾

葉酸或轉(zhuǎn)鐵蛋白等修飾的載藥體系往往與天然配體之間存在競爭，受體基本被內(nèi)源性的葉酸或轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和，導致外源性導向效率偏低，因此多肽修飾作為一種新型高效的運載配體正被越來越多的研究者所青睞。Angiopep-2 是近年來發(fā)現(xiàn)的一種能夠通過高表達于BBB 和膠質(zhì)瘤的低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（LRP）介導靶向BBB 和腦膠質(zhì)瘤細胞的多肽，因此用Angiopep-2 來修飾納米遞藥系統(tǒng)為As2O3腦部藥物遞送提供了新思路。研究者以聚丙烯酸（PAA）包覆的介孔SiO2（MSN）納米粒為載體，采用薄膜水化法自組裝形成Angiopep-2 修飾的功能化MSN 脂質(zhì)囊納米粒。其可通過和腦膠質(zhì)瘤細胞上高表達的LRP-1 特異性地識別結(jié)合，增加As2O3跨BBB 并靶向治療腦膠質(zhì)瘤能力，體外抗腫瘤活性實驗中展現(xiàn)了較好的體外抗腦膠質(zhì)瘤效果[32]。另外，整合素αvβ3 在大多數(shù)腫瘤細胞和其血管內(nèi)皮表面高表達，而Arg-Gly-Asp 三肽序列（RGD 肽）是整合素αvβ3 的特異性配體，使用RGD 肽修飾的藥物也能實現(xiàn)對腫瘤組織的靶向作用。Lu等[33]將RGD 肽與聚乙醇化-聚酰胺-胺（mPEG-PAMAM）樹狀大分子偶聯(lián)后，制備了靶向腫瘤組織的藥物載體RGDyCmPEG-PAMAM。由于偶聯(lián)RGD 肽增加了腫瘤細胞對藥物的攝取，因而對小鼠C6膠質(zhì)瘤抑制率為未偶聯(lián)RGD 肽載體的2 倍。進一步研究發(fā)現(xiàn)，iRGD（CRGDK/RGPD/EC）腫瘤滲透能力強，TGN 肽是另一種BBB 靶向短肽。倪文娟等[34]用BBB 轉(zhuǎn)運（TGN）肽和iRGD 修飾PAMAM 樹狀大分子，構(gòu)建出iRGD/TGN-PEG-PAMAM/As2O3腦膠質(zhì)瘤靶向給藥系統(tǒng)，使得As2O3能更好地透過BBB 并在腫瘤組織呈特異性分布。在體外跨BBB-人惡性腦膠質(zhì)瘤U87細胞實驗中，在2種肽聯(lián)合修飾的給藥系統(tǒng)作用下，U87 細胞的存活率為39.24%，顯著低于單獨使用iRGD 肽，單獨用TGN 肽，或未修飾的對照組。在應用于肝癌的研究時，F(xiàn)ei 等[35]將RGD 與脂質(zhì)體（LP）-空心SiO2（CHMSN）結(jié)合，制備了RGD-LPCHMSN-As2O3載藥體系。為了將RGD 成功修飾于載藥中空SiO2（HMSN）表面，研究者采用氯二甲基十六烷基硅烷修飾HMSN 表面，以支持磷脂雙分子層，提高藥物遞送系統(tǒng)與細胞膜的親和力，并使其易于被RGD 肽修飾。當應用于H22 腫瘤-異種移植小鼠模型時，RGD 肽修飾可顯著提高細胞攝取率，與游離As2O3組相比，半衰期延長了1.7 倍，AUC 增加了2.4 倍，該載藥系統(tǒng)提高了藥物的靶向效率和抗癌潛力。

2.4 三苯基膦（TPP）修飾

越來越多的研究表明，選擇性地將藥物遞送到特定的亞細胞細胞器可以顯著提高癌癥治療的效率，其中以線粒體為靶點的治療策略最受關(guān)注。一方面，線粒體是為腫瘤細胞提供能量的重要細胞器，更容易受到熱療和氧化損傷；另一方面，線粒體在調(diào)節(jié)癌細胞凋亡過程中具有重要作用，當細胞受到刺激時，線粒體內(nèi)外膜之間的細胞色素C 和凋亡誘導因子釋放，半胱氨酸-門冬氨酸特異性蛋白酶類（Caspases）凋亡通路被激活。因此，靶向線粒體可作為抗癌藥物遞送的新思路。研究表明，As2O3可通過線粒體途徑誘導腫瘤細胞凋亡。綜上，以線粒體為靶點的As2O3遞送策略在癌癥治療領域具有廣闊的前景。TPP是目前最常用的線粒體靶向基團之一。TPP化學結(jié)構(gòu)中含有的3 個苯基使其整個分子具有很強的脂溶性，同時，TPP 磷原子上的正電荷可以離域到3 個苯環(huán)，形成離域正電荷，促使TPP 可穿越線粒體的磷脂膜。周偉等[36]將TPP 通過硅烷化試劑鍵接到三氧化二鐵介孔納米棒的表面，制備了具有線粒體靶向性的藥物載體輸送As2O3。在應用于人類乳腺癌細胞MCF-7 時發(fā)現(xiàn)，與未加TPP 的載藥體系及游離As2O3相比，結(jié)合TPP 后構(gòu)建的新型藥物遞送系統(tǒng)As2O3-TPP-PEG-MNRs 富集于MCF-7 細胞線粒體中，實現(xiàn)藥物的靶向遞送。Wu 等[37]使用二氧化鋯為載體，用相變十四醇（PCM）修飾，構(gòu)建了微波（MWA）控制釋放的載As2O3納米微粒后，進一步在其表面偶聯(lián)TPP。在體外實驗中，與未偶聯(lián)組相比，偶聯(lián)TPP組直接靶向癌細胞線粒體，增強As2O3促進線粒體損傷的作用。實驗表明，表征線粒體凋亡的綠/紅熒光比值在偶聯(lián)TPP 組上升至2.39。在用于HepG2 細胞時，可顯著抑制癌細胞轉(zhuǎn)移和增殖并促進其凋亡。除TPP 外，靶向線粒體的配體還有十八烷基TPP、促凋亡肽等[38]，但在As2O3的遞藥體系中并未研究。As2O3可通過多種機制對實體瘤起到治療作用，此過程涉及多種細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，而納米載體細胞器靶向藥物也逐步發(fā)展。因此，除線粒體外，靶向其他細胞器可能將會成為As2O3靶向遞送的一個新思路。

3 刺激響應型遞送系統(tǒng)

為進一步實現(xiàn)藥物的按需響應釋放，基于TME中某些特殊環(huán)境、物理或化學因素設計的刺激響應型納米遞送系統(tǒng)應運而生，這類智能納米藥物遞送系統(tǒng)進入體內(nèi)后可在外源性（如溫度、磁場、光等）或內(nèi)源性（如pH、谷胱甘肽、活性氧、酶等）刺激下通過載體結(jié)構(gòu)、構(gòu)型等特征發(fā)生改變，迅速或按一定速率釋放藥物。

3.1 磁響應型遞送系統(tǒng)

磁場在腫瘤治療中功能眾多，如外加高頻交變磁場（AMF）時可升溫實現(xiàn)磁熱療。基于此，永磁性藥物可利用其磁場響應性實現(xiàn)磁性靶向運輸。此外，與具順磁性或超順磁性的金屬離子結(jié)合可進行磁共振成像（MRI）。例如，磁靶向熱敏脂質(zhì)體可以在外加磁場的作用下隨血液循環(huán)聚集到靶器官，通過磁熱轉(zhuǎn)化升高腫瘤部位的溫度，使脂質(zhì)體雙層的滲透性增加，藥物快速釋放，與普通的脂質(zhì)體相比具有更強的靶向性和更好的控制釋放特性。Wang等[39]將磁性納米粒子MZFs 和As2O3用溫敏材料實現(xiàn)共包封，制備了As2O3/MZFs 熱敏磁性脂質(zhì)體，MZFs 在接觸AMF 時，其溫度可達到脂質(zhì)體相變溫度（42.71 ℃），實現(xiàn)定時定位給藥，應用于肝癌細胞系時，腫瘤體積抑制率高達85.22%。此外，另有研究者采用化學沉淀法制備了新型磁性納米藥物As2O3/Fe2O3[40]。因Fe2O3納米顆粒在高頻交變電磁場中具有良好的功率吸收能力和較強的磁響應性，因此可以通過調(diào)節(jié)Fe2O3濃度，選擇合適的溫度范圍（42～46 ℃）進行腫瘤熱療。可見，這種給藥系統(tǒng)結(jié)合了磁流體熱療（MSF）和藥物化療的優(yōu)勢，當應用于SMMC-7721 細胞系時，療效遠優(yōu)于單獨使用藥物。Chi 等[28]用磁性氧化鐵和多孔SiO2合成一種磁性藥物載體M-LPMSNs，在載入As2O3后發(fā)現(xiàn)，在注射藥物0.5 h 后，腫瘤區(qū)域開始出現(xiàn)明顯的核磁信號，并持續(xù)至少24 h，這有利于治療過程中的持續(xù)監(jiān)測。這種成像技術(shù)可以監(jiān)測藥物是否準確到達目標部位，觀察藥物殺瘤效果，具有廣闊的發(fā)展前景。

3.2 pH響應型遞送系統(tǒng)

由于腫瘤的快速生長、新生血管生成導致腫瘤內(nèi)營養(yǎng)和氧氣匱乏，代謝方式以糖酵解為主，從而在腫瘤間質(zhì)中產(chǎn)生酸性代謝物，使得TME 中pH 為5.7～7.8，而正常組織的pH 為7.2～7.4，利用腫瘤部位與正常組織間pH 差異可構(gòu)建pH 敏感的藥物遞送系統(tǒng)。傳統(tǒng)構(gòu)建pH 響應性As2O3藥物遞送系統(tǒng)有2 種，一是將As2O3的不同鹽與Zn2+、Ni2+等金屬離子絡合制成前藥，在酸性環(huán)境下變?yōu)榛钚运幬锇l(fā)揮藥效；二是采用pH 敏感材料，如PAA 等進行表面修飾?；诘谝环N設計思路的研究較為成熟，研究者開發(fā)出多種可與砷形成絡合物并各具特點的金屬離子。Huang等[41]利用As（OH）3與氯化鋅反應生成亞砷酸鋅(ZnAsOx），再將其載入合成的納米級介孔SiO2中，制備了以SiO2為外殼，ZnAsOx為核心（ZnAs@SiO2）的納米藥物。ZnAs@SiO2在體循環(huán)中保持穩(wěn)定，而在pH為6.4時釋放增強。與Zn具有類似作用的還有鎳離子，且對砷負載率高。在Chi等[28]制備的多功能納米粒中，As2O3以亞砷酸鎳配合物的形式存在，在生理條件（pH=7.4）下穩(wěn)定，不顯示藥理活性，而在pH=5.4時，核心藥物則會崩解成鎳離子和亞砷酸鎳，在將其應用于SMMC-7721癌細胞時，與游離As2O3組相比，凋亡誘導基因和凋亡抑制基因的比值（Bax/Bcl-2）的表達顯著升高，促進細胞凋亡。Zhu 等[17]將As2O3以亞砷酸鹽的形式與Ca2+結(jié)合后構(gòu)建了以Ca3（AsO3）2為核心藥物的遞藥體系，其在酸性環(huán)境中同樣可溶解形成亞砷酸鹽，實現(xiàn)藥物的響應性釋放。這一將As2O3與金屬離子結(jié)合制成納米前藥，構(gòu)建出自載藥物遞送體系的思路，在實現(xiàn)pH依賴可控性釋放的同時，大大提高了藥物遞送體系的載藥量。此外，以pH敏感材料作為載體的載藥體系亦可實現(xiàn)As2O3在TME 中的觸發(fā)性釋放。PAA是一種最常用的pH響應材料，具有低毒和良好的生物相容性。Xiao等[42]在載有As2O3的納米級中空SiO2表面偶聯(lián)PAA 作為pH 響應材料后，As2O3在pH 5.0 時的48 h 累積釋放率達76.15%，遠高于pH 味7.4時（40.52%）。

值得一提的是，近年來金屬有機框架（MOFs）的出現(xiàn)為pH響應型納米遞送系統(tǒng)的制備提供了新的材料支持。MOFs 納米遞藥系統(tǒng)是將有機化學基團與金屬離子相結(jié)合，構(gòu)建出納米級的結(jié)晶材料作為藥物運載體，制備時藥物通過配位交換的方式進入載體，在TME 中藥物亦可通過離子交換等方式釋藥，從而實現(xiàn)藥物的觸發(fā)性釋放；與傳統(tǒng)納米級藥物載體相比，對As2O3這樣的無機化合物，MOFs 形成的空隙結(jié)構(gòu)與巨大的表面積還賦予了其高載藥量的優(yōu)勢。Ettlinger 等[43]采用ZnⅡ離子作為金屬離子，2-甲基咪唑作為有機基團合成了新型藥物載體鋅-甲基咪唑MOF（ZIF-8）作為藥物載體，再將As2O3以As（OH）3的形式通過配位交換的方式載入載體中，載藥量高達98 μg·mg-1。體外實驗中，因ZIF-8 骨架在酸性條件下分解，因此載有As2O3的納米粒在酸性的TME 中可實現(xiàn)特異性釋放。在將其應用于非典型畸胎樣橫紋肌瘤細胞系時，可明顯抑制腫瘤細胞的生長。MOFs 作為載體不僅載藥量大，且載體本身具備pH觸發(fā)釋放特性，這與目前pH 觸發(fā)釋放納米藥物大多是基于將As2O3制成各種鹽的思路不同，具有廣闊的研究前景。然而，在此研究中，實驗者采用PEG 對MOFs進行表面修飾，與未修飾藥物相比卻未發(fā)現(xiàn)明顯優(yōu)勢，因此，關(guān)于MOFs的表面修飾方面仍需進一步探究。

此外，低pH 插入肽（pHLP）的發(fā)現(xiàn)也為pH 觸發(fā)釋放遞藥系統(tǒng)提供了新思路。由于自身的特殊序列結(jié)構(gòu)，pHLP 在堿性和中性條件下以單體形式存在，酸性條件下跨膜序列中的谷氨酸殘基、天冬氨酸羧基、C 末端均被質(zhì)子化，疏水性增強。因此，在酸性TME 中，pHLP 可折疊并插入細胞的脂質(zhì)雙層中，促進納米藥物的細胞攝取，增強其在腫瘤部位滯留。Zhang等[44]利用反相微乳法構(gòu)建了以亞砷酸錳（MnAs）為核心藥物，納米級介孔SiO2為載體的載藥體系，再使用pHLP 包被，制備了在TME 中可控性釋藥的多功能藥物遞送體系MnAs-SiO2-pHLIP。體外實驗表明，在肝癌、宮頸癌等多種癌細胞系中，MnAs-SiO2-pHLIP 在pH 6.0 時細胞攝入率更高，釋藥量也更大。同時，酸性環(huán)境可以觸發(fā)Mn2＋的釋放而增強T1 信號，因此可以通過對比增強的磁共振成像信號實現(xiàn)藥物釋放情況的實時監(jiān)測。

3.3 無機磷（Pi）響應性釋放

無機磷酸鹽在體內(nèi)以磷酸二氫鹽和磷酸一氫鹽的形式富集于血漿及細胞質(zhì)中。TME 中Pi的濃度是正常組織的2 倍。因此，Pi 被認為是一種新的TME特征性生物標志物。基于此，研究者們開發(fā)了Pi 觸發(fā)釋放的As2O3納米前藥。因鑭系礦物多以磷酸鹽的形式存在，其中釓離子（Gd2＋）的磷酸鹽與相應的砷酸磷酸化合物相比更加穩(wěn)定［KspGdAsO4（10.0～21.7）＞KspGdPO4（10～25）］。因此，Chen 等[45]利用［GdAsOx（s）+Pi（aq）-GdPO4（s）+H3AsO3（aq）］的反應，制備了以亞砷酸釓（GdAsOx）為核心藥物的Pi 依賴釋放性As2O3自載遞藥體系。研究表明，在高濃度Pi 存在時，釋藥率高達96%，而在沒有Pi的情況下，納米粒在不同pH條件下均無藥物泄露，證明了此載藥體系的高度腫瘤靶向性。此外，與游離As2O3相比，GdAsOx納米粒在腫瘤內(nèi)砷的積累增加10倍。此外，TME中高濃度的Pi不僅用于蛋白質(zhì)的快速合成和腫瘤細胞的增殖，而且是維持TME 酸性環(huán)境的重要離子。與未轉(zhuǎn)移的腫瘤相比，高轉(zhuǎn)移性腫瘤的Pi濃度增加。因此，當磷酸取代As（OH）3時，實現(xiàn)了靶向釋藥和堿化TME 的雙重治療作用。Fu等[46]用氯化釓水溶液（GdCl3·6H2O）和亞砷酸鈉（NaAsO2）制備了粒徑處于納米范圍的膠體GdAsOx納米顆粒。體外研究顯示，在存在1.4 mmol·L-1Pi介質(zhì)中，超過80%的砷釋放，而無Pi 時無藥物泄露。而隨著Pi濃度的降低，介質(zhì)pH逐漸升高。這證明，TME 中的Pi 在觸發(fā)藥物釋放的同時自身被耗竭，TME被堿化，而堿化TME也是一種新的腫瘤治療策略[47]，因而Pi 響應性釋放體系與其他刺激響應性遞送系統(tǒng)相比可能具有更大的優(yōu)勢。在用于肝癌模型小鼠后發(fā)現(xiàn)，多次注射后小鼠腫瘤體積減小了50%以上，與對照組相比生存時間顯著延長。而且，雖然該藥物是由Pi 觸發(fā)釋放的，但對體內(nèi)磷平衡無明顯干擾，且該藥毒性可逆，停藥3 周后，小鼠重要臟器恢復正常。

3.4 氧化還原響應性釋放

腫瘤細胞內(nèi)還原性谷胱甘肽（GSH）的濃度（2～10 mmol·L-1）遠高于正常細胞，而生理狀態(tài)下細胞外區(qū)GSH 濃度僅為2～20 μmol·L-1。因此，利用GSH 濃度的差異可以實現(xiàn)藥物載體在腫瘤細胞內(nèi)快速解離并釋藥。與pH 響應及Pi 響應釋放系統(tǒng)相比，還原性響應釋放直接與腫瘤細胞內(nèi)高GSH 相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)胞內(nèi)定位釋放藥物。As-S 鍵可以被高濃度的GSH 還原為巰基而斷裂，實現(xiàn)藥物的靶向釋放。利用這一性質(zhì)，Zhang等[48]將巰基和疏水嵌段共聚物結(jié)合形成共聚物PEO-b-P（CCLC6-SH），再將三價砷的氧化物氧化苯砷（PAO）和巰基共同包封，由于巰基與砷的高親和力，藥物包封率提高15 倍，在高濃度的GSH 中，藥物釋放得到了顯著增強。與As-S 鍵相比，二硫鍵具有良好的氧化還原敏感性，其僅在10 mmol·L-1水平的GSH 中斷裂并釋放藥物，可以避免因正常細胞內(nèi)外存在的GSH 濃度差異觸發(fā)的藥物釋放，減少不良反應。馬瑞等[49]以介孔SiO2為載體，通過二硫鍵修飾表面后，經(jīng)酰化反應連接PEG，最后通過靜電吸附作用負載As2O3，成功制備了氧化還原響應性As2O3納米遞藥系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，在含有10 mmol·L-1GSH 的釋放介質(zhì)中，As2O3累積釋放量達到81%，而不含GSH 時釋放量僅為25.84%，有力證明了此載藥體系具有GSH響應性釋放特性。除此之外，由于系統(tǒng)表面帶有一定正電荷，電荷密度和排斥力隨著pH的降低而增加，因此，此載藥體系也具有一定的pH 依賴性釋放特性。事實上，在其他抗癌藥物的納米遞藥系統(tǒng)中，二硫鍵還被用于構(gòu)建“前修飾”及“后修飾”[50]還原響應納米載體，但有關(guān)研究在As2O3的遞送中尚未見報道。因此，如何充分利用二硫鍵在氧化還原響應型納米載體構(gòu)建中的優(yōu)勢，為As2O3的精準遞送服務仍有待研究者的進一步探究。

綜上，在刺激響應性理念下設計的As2O3遞送體系可通過響應外加磁場或微波實現(xiàn)藥物的可控性釋放，與MRI 技術(shù)結(jié)合后還可給藥的實時監(jiān)測，利用腫瘤微環(huán)境中低pH、高Pi 濃度、高GSH 濃度也實現(xiàn)藥物在靶向部位的精準釋放，從而在降低As2O3引起的不良反應、提高腫瘤療效等方面顯示了巨大的應用潛能（圖2）。

圖2 刺激響應型遞送系統(tǒng)構(gòu)建原理

4 結(jié)語與展望

從As2O3成功應用于白血病的治療以來，研究人員致力于將其開發(fā)為高效低毒的抗實體瘤藥物應用于臨床，使用納米技術(shù)協(xié)助As2O3運送到腫瘤部位，減少其對正常組織細胞的不良反應，已成為近年來研究的熱點。迄今為止，研究人員嘗試制備了各種各樣的納米材料，進行As2O3的包載和遞送，如脂質(zhì)體、聚合物囊泡、仿生納米粒等，被動靶向納米粒主要通過EPR 效應實現(xiàn)藥物在腫瘤組織的滯留。在此基礎上，對這些載體進行修飾，構(gòu)建可實現(xiàn)主動靶向?；诳贵w和配體的主動靶向系統(tǒng)可以將藥物定向輸送到腫瘤細胞或亞細胞結(jié)構(gòu)中，提高療效、減輕不良反應。已經(jīng)研究出通過使用多肽、葉酸、抗體及線粒體靶向的配體，可以實現(xiàn)As2O3向多種實體瘤的主動靶向運送。而如何針對不同腫瘤組織尋找其特異表達的受體，并使用適當?shù)姆椒ㄌ岣吲潴w在載藥系統(tǒng)上的修飾效率，有待進一步研究。除此之外，通過響應內(nèi)源或外源物質(zhì)可實現(xiàn)藥物的可控性釋放。與磁性納米粒子及外加磁場相結(jié)合，構(gòu)建出磁響應性釋放及溫度響應性釋放體系，除靶向遞送藥物到腫瘤組織外，磁場用于升溫使得化療熱療相結(jié)合，且磁性粒子可用MRI 技術(shù)實現(xiàn)對藥物釋放情況和腫瘤組織的監(jiān)測。但目前，在As2O3磁性藥物遞送載體的研究中，開發(fā)的磁性納米粒子較為局限，且與磁性納米粒子復合的材料也有待進一步研究，以減少藥物的泄露問題，實現(xiàn)更精準的靶向。與外源性響應系統(tǒng)相比，基于TME 中高酸度、高磷及腫瘤細胞內(nèi)高GSH 濃度所設計的內(nèi)源性靶向系統(tǒng)一方面可以實現(xiàn)藥物的靶向遞送，且與外源性響應系統(tǒng)相比，無需外加輔助，更具安全性；另一方面，可同時實現(xiàn)對TME 的調(diào)節(jié)，如內(nèi)源性磷的減少可升高腫瘤局部pH，起到堿化TME 的治療作用。而將主動靶向與內(nèi)源性及外源性響應釋放技術(shù)相結(jié)合所構(gòu)建的多功能納米靶向遞送體系相當于對以上靶向技術(shù)的加和，能將As2O3更精準地運送到腫瘤部位，并響應于刺激性物質(zhì)而定位釋放。

目前，關(guān)于As2O3靶向遞送系統(tǒng)的研究雖取得了一定進展，但仍面臨與其他納米藥物一樣的棘手問題。在納米載藥體系設計方面，包括粒徑分布、表面功能性修飾、粒徑調(diào)控、結(jié)構(gòu)可變等，都或多或少存在著理論框架的空白，如何設計功能良好且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納米載體有待進一步研究。人體內(nèi)環(huán)境的復雜性要遠超過我們的理論設計，如血液含有大量不同的生物蛋白，同時體內(nèi)氧化還原環(huán)境、pH 環(huán)境等都在不斷地變化，且體內(nèi)保護性的免疫清除系統(tǒng)會高效地清除外來異物。因此，簡單設計的納米載體往往會導致納米藥物的理化性質(zhì)存在許多不確定性，在進入體內(nèi)血液循環(huán)后極易產(chǎn)生不穩(wěn)定崩解，被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)快速清除，或者與帶電生物分子發(fā)生不良反應。尤其對于As2O3這樣治療窗窄，且會以無機鹽形式穿透脂質(zhì)雙分子層的毒效并存藥物，納米藥物固有的理化性質(zhì)缺陷更不容忽視。因此，今后的研究仍需進一步結(jié)合As2O3自身的性質(zhì)，采用雙靶向或多靶向的設計策略，通過物理化學原理及相應的標度關(guān)系精確設計出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且功能最優(yōu)化的納米載體，以實現(xiàn)As2O3在實體瘤中的精準釋放。