血栓诊疗中的生物仿生型纳米靶向策略

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作者：小米虫来源：CPHI制药在线

2024-12-20

靶向药物输送能改变抗血栓药物疗效和不良反应之间的平衡，以克服抗血栓治疗的局限性。近年来，基于纳米技术的药物递送系统已被广泛研究，以实现靶向抗血栓治疗。

血栓诊疗中的生物仿生型纳米靶向策略

靶向药物输送能改变抗血栓药物疗效和不良反应之间的平衡，以克服抗血栓治疗的局限性。近年来，基于纳米技术的药物递送系统已被广泛研究，以实现靶向抗血栓治疗。纳米技术可通过增加药物靶向性实现更加高效低毒的治疗，在医药领域已经备受关。目前，血栓诊疗中的生物仿生型纳米靶向策略主要包括血小板靶向策略、仿生红细胞策略和纤维蛋白靶向策略。

血小板靶向策略

血栓形成是一个复杂的动态过程，但无论是动脉血栓还是静脉血栓，都涉及两个关键步骤：①血小板黏附，即血小板通过P-选择素等受体分子，在血管内膜损伤处黏附、沉积；②血小板聚集，即活化血小板高表达具有血栓特异性的糖蛋白（glycoprotein，GP）Ⅱb/Ⅲa，与纤维蛋白结合，聚集成团并促进血小板聚集。

1、P-选择素

P-选择素是一种钙依赖性凝集素，可通过调节中性粒细胞和单核细胞活性促进并增强血栓形成，其主要配体是 P-选择素糖蛋白配体-1（P-selectin glycoprotein ligand 1，PSGL-1）。岩藻多糖（fucoidan，Fu）是一种含有岩藻糖和硫酸基团的多糖，可通过模仿PSGL-1对P-选择素表现出高度亲和力。同时，Fu 具有与肝素相似的结构，可表现出类似肝素的抗凝生物活性，但出血风险比肝素低得多。因此，Fu 有望作为血栓诊断和治疗的纳米颗粒（NPs）。研究证明，Fu功能化的 NPs 可用于内皮活化和腔内血栓形成的诊断。利用Fu与溶栓药物重组组织型纤溶酶原激活剂（recombinant tissue-typeplasminogen activator，rt-PA）结合制备的NPs 制剂能提高rt-PA 的效率。将尿激酶（urokinase，UK）加载到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒孔中，并使其吸附吲哚菁绿和 Fu，其能靶向血栓部位快速释放UK以清除血栓，并缓慢释放Fu 预防血栓再生。

2、GP Ⅱb/Ⅲa

血小板黏附在血管损伤部位后随即产生形状变化，释放颗粒并聚集成群，这一过程伴随着纤维蛋白原与活化血小板膜上的糖蛋白GP Ⅱb/Ⅲa结合。GP Ⅱb/Ⅲa是介导血小板聚集的主要受体，也是血小板表面表达最丰富的受体。在血小板活化后，GPⅡb/Ⅲa 受体对其配体纤维蛋白原/纤维蛋白经历从低亲和力到高亲和力的构象变化。已有研究通过使用精氨酸-甘氨酸-天门氨酸（arginine-glycine-aspartic，RGD）类似物模拟 GPⅡb/Ⅲa 天然配体纤维蛋白原的结合表位，对血栓进行分子成像，如超声、MRI、正电子发射计算机断层显像等。为防止溶栓药物的脱靶效应，有研究利用脂质体对链激酶进行封装，并在脂质体外修饰了RGD，开发出类似血小板微粒的纳米囊泡，体外实验证明可通过与活化血小板上的整合素 GPⅡb/Ⅲa 的结合主动锚定到富含血小板的血栓上，即使是在高剪切力条件下也能实现较长时间的药物滞留；而体内实验则证实，与未修饰的囊泡相比，修饰 RGD 的囊泡能更好地结合并积聚在血栓上。有学者首先合成含有类卟啉金属中心（porphyrinlike metal centers，PMCS）的介孔碳纳米球，其后在外表偶联 RGD，电感耦合等离子体质谱法检测证实，RGD-PMCS 与活化血小板的结合率显著高于PMCS；在大鼠下肢动脉血栓模型中，RGD-PMCS 在血栓部位的积聚速度远快于 PMCS，表明 RGD-PMCS 具有缩短溶栓治疗时间的巨大潜力。

3、血小板膜包被

血小板膜包裹的纳米载体有望延长药物体内循环时间，并有效地靶向血栓部位。研究报道有学者开发了血小板膜包裹的聚合物纳米粒(纳米血小板) ，用于将组织型纤溶酶原激活剂（rt-PA）靶向递送至血栓部位以实现溶栓治疗。其中，血小板膜是从小鼠全血中所提取，将其与聚乳酸-羟基乙酸共聚物( Poly( Lactic-co-Glycolic Acid)，PLGA)内核表面相结合，并通过马来酰亚胺连接剂将溶栓药物rt-PA 与血小板膜外的活化巯基进行化学连接，形成 PNP-PA纳米血小板。将其静脉注射到几种不同的动物血栓模型(包括肠系膜动脉栓塞、肺栓塞和缺血性中风模型) 中时，PNP-PA 表现出强大的天然靶向性和局部血栓降解，表明该制剂在血栓相关疾病中的治疗潜力。同时，安全性评估的结果表明，PNP-PA显示出比游离 rt-PA 更低的出血风险。此外，还有学者设计了血小板膜包裹 PLGA核心负载蚓激酶 ( lumbrukinase，LBK) 的纳米粒 ( PNPs /LBK) 用于高效溶栓。研究人员构建了小鼠颈动脉血栓模型证实血小板膜包裹的纳米粒对血栓的良好亲和力。此外，与游离 LBK 相比，PNPs /LBK在低剂量下能够表现出理想的溶栓效果。而且PNPs /LBK对凝血系统功能的不良影响较小，从而使出血风险大幅度降低。

仿生红细胞策略

作为血液中最丰富的细胞，红细胞( red blood cell，RBC) 具有良好的生物相容性、生物可降解性和非免疫原性。由于其表面的蛋白质组成，RBC 在生理环境中表现出血液长循环的行为。然而，传统的化学或生物方法无法模拟复杂的膜结构和生理特性。将仿生表面特性赋予纳米粒是一种极具前景的新方法，其具体策略可以分为两种：①将仿生RBC设计成纳米载体；②使用分离的红细胞膜对纳米粒进行包被。

利用仿生RBC 与RBC 相似的形状和特性，将其设计成纳米载体，有望实现高效的药物递送和优异的血栓治疗。研究报道，利用PLGA和聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG) 的混合物模拟RBC 结构，将溶栓剂rt-PA与PLGA 链中的羧基共价连接形成柔软的盘状纳米结构( rt-PA-DPN)。实验结果表明，DPN 的多孔基质能够保护rt-PA 免受降解，使 rt-PA-DPN 在暴露于血清蛋白3小时后仍能成功保持 rt-PA 总活性的70%。同时，rt-PADPN 的可变形性使其能够穿过肺部和脾实质中最小的毛细血管，从而支持其在体内循环数天。药效实验表明，rt-PA 活性的维持、DPN 的变形以及血液长循环的共同作用，使得 rt-PA-DPN 的溶栓效果显著增强，故该纳米粒有望成为一种提高溶栓治疗效力和安全性的重要平台。rt-PA 红细胞由于体积较大，不能渗透以及牢固附着在成熟血块上，但是它们能够有效损害新血块的形成，因此被建议用于血栓预防而非急性治疗。

红细胞膜包被的仿生纳米粒同样在药物递送中发挥着巨大的优势。有学者制备了一种由肝素( heparin，Hep) 和壳聚糖( chitosan，CHI) 组成的“双面人”( Janus) 型纳米马达( JPMs)，并使用红细胞膜对JPMs 进行修饰( EM-JPMs)。由于相反表面电荷的作用，两种天然聚合物可以逐层自组装形成胶囊。其中，Hep 不仅是胶囊的结构成分，而且还具有预防和溶解血栓形成的生物学功能。红细胞膜的包被大大延长了此纳米粒在体内的循环时间，有利于更好地发挥药效。此外，为了确保纳米马达的运动，胶囊部分覆盖有金壳，能够利用近红外辐射通过光热效应实现其运动。同样，近红外辐射也具有双重功能，它不仅可以支持运动，还可以用于血栓的光热消融。实验表明，具有以上特性的 JPM 为溶栓治疗提供了一个安全有效的平台。

纤维蛋白靶向策略

血栓主要由大量的纤维蛋白、红细胞、血小板，以及少量的白细胞和胆固醇晶体构成。纤维蛋白是一种重要的细胞外基质蛋白，在血栓形成过程中为血栓提供骨架。纤维蛋白特异性抗体曾被用于纤维蛋白靶向，但现在已开发出多种免疫原性较低、成本较低的纤维蛋白结合肽。其中，具有代表性的是五肽半胱氨酸-精氨酸-谷氨酸-赖氨酸-丙氨酸（Cys-Arg-Glu-LysAla，CREKA），其对沉积的纤维蛋白凝块具有极高的亲和力。

研究报道设计了一种连接有纤维蛋白靶向肽CREKA的葡聚糖-替罗非班纳米粒( T-RBC-DTC NPs)，通过CREKA的连接，能够实现高效的血栓归巢。同时，苯硼酸酯键的连接有助于该纳米连接体在血栓的氧化环境下选择性释放，从而实现替罗非班的快速靶向释药。在颈动脉血栓模型中，该纳米粒展现出了卓越的溶栓作用和良好的生物安全性。还有学者设计了一种既有溶栓活性又有活性氧清除能力的二氧化锰纳米酶，并在其外表修饰CREKA肽，将该产物加入涂有纤维蛋白原的组织培养簇孔中后发现，与不含 CREKA 基序的纳米酶相比，带有 CREKA 基序的纳米酶保留在孔中的数量明显增加；在小鼠大脑中动脉闭塞模型中，闭塞脑血管内的纤维蛋白明显增多，带有 CREKA 基序的纳米酶显示出与纤维蛋白明显的共定位，表明该纳米酶对富含纤维蛋白的血栓具有特异性。

纳米仿生递药系统的发展有益于维持药物在体内的活性、实现药物在血栓部位的靶向聚集、以增强药物在血栓组织的扩散渗透。此技术对于临床转化时的高效溶栓和出血风险的最小化有着重要的指导意义。

参考资料

[1]张洪源,孙胜男,王晨,等.新型纳米药物递送系统用于血栓诊疗的研究进展[J].沈阳药科大学学报,2022,39(06):760-772.

[2]许谨嬿,袁良喜.纳米材料在血栓疾病治疗中的应用进展[J].中国血管外科杂志(电子版),2023,15(04):380-384.

作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证。