血栓诊疗中的非生物仿生型纳米递送系统

       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。近年来，基于纳米技术的药物递送系统靶向抗血栓治疗也得到了广泛研究，在之前撰文中，我们介绍了生物仿生型纳米靶向策略。本文中，我们将介绍非生物仿生型纳米递送系统，主要包括血栓微环境响应型递送系统、外源性刺激调控释药的智能递送系统和基于机械作用力的非药物治疗型纳米递送系统。

       血栓微环境响应型递送系统

       血栓形成通常伴随着复杂的病理变化，如剪切力提高、pH降低和H2O2增加，这些变化造就了特殊的血栓微环境。因此，基于血栓微环境开发的纳米材料可实现对血栓的精准靶向，从而在血栓处精准释放药物，为抗血栓治疗的快速发展提供新的策略。此外，这些纳米材料可清除易栓因子，降低血栓再形成的可能。

       1、血流剪切力响应纳米材料

       研究表明，剪切力升高可通过多种机制导致狭窄部位血小板的激活。即使短暂暴露于升高的剪切力，也会引发血小板预激活，导致血小板在狭窄部位下游的黏附和激活。病理性剪切力促进动脉血栓形成和血管重构，而血栓形成又会构成一个具有高剪切力的局部微环境，加剧血栓生长。正常动脉血流的剪切力为10~70 dyne/cm2，而血栓引起的血管狭窄处的剪切力最高可达1000 dyne/cm2。因此，构建剪切力敏感的纳米材料为抗血栓治疗提供了新的思路。

       有研究开发了一种以岩藻多糖（Fu）为外壳、负载尿激酶（UK）和抗血小板药物替罗非班的纳米材料，体外和体内实验证明其在低血流剪切力下会自我封闭，从而减少出血风险，而血栓处急剧增加的剪切力可破坏核壳结构，快速释放UK 从而实现定点溶栓。还有研究设计了一种基于剪切力敏感的磷脂酰胆碱的纳米胶囊，实现了抗血小板药物依替巴肽的定点递送，体外实验证明其在高剪切力条件下选择性抑制体外血栓形成，而在生理剪切速率下并不影响血栓形成，且在血管壁损伤的体内模型中能有效预防血栓形成。

       2、pH响应纳米材料

       研究发现，在血栓部位血流提供的氧气较少，导致血栓微环境的 pH 值降低；同时，无氧糖酵解代谢也会产生弱酸性环境。因此，通过开发一种pH 响应的纳米材料为抗血栓治疗提供机会。

       有研究将薯蓣皂苷元衍生物与聚乙二醇偶联，制备了一种pH响应性的抗血栓前药，可在体内有针对性地集中在血栓位置，并在相对弱酸性条件下（pH=6.5~6.8）水解释放药物，而在中性环境及血液循环中可保持稳定。还有研究将尿激酶型纤溶酶原激活剂（urokinase-type plasminogen activator，uPA）通过 pH敏感的亚胺键连接到氧化葡聚糖（oxidized dextran，Oxd）上，并用精氨酸-甘氨酸-天门氨酸（RGD）进行修饰，合成一种pH响应的药物输送系统 uPA-Oxd-RGD，在生理pH 条件下uPA 的溶栓活性被掩盖，其溶栓活性约为天然 uPA 的68.6%；在血栓的弱酸性环境中，随着亚胺键水解，uPA-Oxd-RGD 的溶栓能力恢复到天然uPA的水平，实现了在血栓部位的优先溶栓，降低急性出血并发症的风险。

       3、H2O2响应纳米材料

       在血栓形成过程中，由受损内皮细胞和活化血小板产生的 H2O2 在血栓形成的多个步骤中发挥重要作用。H2O2 增加还可介导炎症介质如TNF-α 在内皮细胞中的表达增加，促进血小板-内皮细胞相互作用，加速血栓形成。因此，清除高水平的 H2O2 是减轻内皮细胞损伤、抑制血小板活化和预防血栓形成的治疗途径之一。

       通过苯硼酸酯键将替罗非班与右旋糖酐缀合，形成右旋糖酐-替罗非班缀合物，其中苯硼酸酯键可被 H2O2 快速氧化和裂解，从而清除H2O2释放替罗非班，细胞实验证实该纳米材料能有效清除具有细胞毒性的H2O2；而在小鼠颈动脉血栓模型中，该药物表现出显著增强的抗血栓活性及 H2O2清除能力。还有学者设计并制备了由 Fu包裹的硼代视黄酸（boronated retinoic acid，BORA）脂质体（fucoidan-coated BORA-incorporated liposomes,f-BORALP）作为抗血栓药物，BORA可释放全反式视黄酸和羟基苯甲醇以响应 H2O2，具有 H2O2 触发的多种治疗作用；细胞实验结果显示，BORALP 几乎能完全清除活化的小鼠主动脉内皮细胞和血小板中的 H2O2，并抑制促炎因子释放，提高细胞存活率，表明BORALP 具有较好的抗氧化、抗炎和抗血小板活性；在小鼠颈动脉血栓模型中，f-BORALP优先积聚在受损血管中，并显著抑制血栓形成、血管损伤和活性氧的过量生成。

       外源性刺激调控释药的智能递送系统

       近年来，为了进一步提高溶栓率，多种外部控制给药的方法已被开发利用。这些递药体系通过在病灶上施加一个外部刺激，例如磁和超声等，来实现局部溶栓作用。同时，这种物理刺激激活的纳米载体，不仅操作便捷，且治疗效果也十分突出。

       1、基于磁调控的智能递送系统

       最近开发的磁性纳米载体在血栓的靶向治疗中受到了广泛关注，这种纳米载体可以使药物在相对较高的浓度下到达预期的靶点，从而提高药物的特异性。例如，有学者利用多孔磁性氧化铁( Fe3O4) 为载体包载纤溶酶源激活剂（rt-PA）形成的纳米微球( rt-PA MRs)，进行远端大脑中动脉闭塞所致的缺血性中风的靶向溶栓。动脉内注射rt-PA MRs 后，通过外部磁铁使其靶向体内脑部血栓，随后在栓塞部位释放 rt-PA。当施加外部旋转磁场时，旋转的 MRs 不仅显著提升了rt-PA-血栓的反应动力，而且机械地破坏了血栓网络，从而促进了血栓的相互作用以及 rt-PA 的渗透。另外，静脉注射 rt-PA MRs 后的不同时间内，MRs 都能从肾脏排出，不会造成肝和肾的功能损伤。实验数据表明，rt-PA MRs 克服了单用 rt-PA 进行溶栓治疗的诸多局限性。

       除了磁性Fe3O4 的运用，手性材料也被应用于磁性纳米载体的开发，有研究合成了一种各向异性因子为0.02的手性四氧化三钴(Co3O4) 纳米超粒子( SPs)，并将其置于电磁场中用于小鼠静脉血栓的治疗。体外溶栓实验结果表明，电磁场条件下，d-Co3O4 SPs 的溶栓效率远高于 l-Co3O4 SPs。治疗小鼠股静脉血栓的实验结果也证明，电磁场条件下，d-Co3O4 SPs 相比于其他实验组制剂，可将血栓小鼠的存活率提高至70%以上。进一步机理研究表明，在电磁场条件下，d-Co3O4 SPs 产生ROS( 主要是单线态氧) 的能力是 l-Co3O4 SPs 的 1.5倍，故其具有更高的溶栓效率。此外，d-Co3O4 SPs 在血液中的半衰期约为2小时，这一数据明显高于目前临床上常用的溶栓药。出血实验也表明，在注射 dCo3O4 SPs之后，不存在诱发出血的不良反应。

       2、基于超声调控的智能递送系统

       尽管磁性纳米载体有着广泛的应用前景，但是药物的渗透对于疗效的发挥也同样具有重要意义。血栓由血小板、白细胞、红细胞以及大量的纤维蛋白组成，其致密的三维网状结构严重阻碍了溶栓药物向其内部的扩散。因此，临床治疗时常常采用由边缘向内部的逐级溶栓方式，这归因于此法能够扩大药物与血栓相互作用的面积，从而进一步提高溶栓效果。为了增强血栓部位的深部渗透，有研究利用Fe3O4 的磁靶向特性和超声波触发的释药策略开发了一种纳米粒子壳微泡( MMB-SiO2-rt-PA)，用于将 rt-PA 靶向递送至血栓部位。具体来说，纳米粒子壳微泡( MMB-SiO2-rt-PA) 是通过纳米粒在液-气界面的自组装形成，其具有一个气核和一个纳米粒子壳。这些纳米颗粒紧密地包裹在空气核心周围，使气核得到良好的密封并能够在循环过程中维持 rt-PA 的活性。当磁铁存在时，纳米粒将能直接靶向血栓，随后再使用低强度的超声远程激活药物释放以此迅速改善药物在血栓组织的渗透。总之，这种可穿透血栓的递药策略通过整合其组件的不同作用，构建了一个多功能的纳米递药系统，该体系对磁场和超声波均具有响应性，实现了血栓的深部渗透和靶向治疗，并显著提高了药物的溶栓效率，在急性血栓的治疗领域具有广阔前景。

       基于机械作用力的非药物治疗型纳米递送系统

       迄今为止，临床应用的溶栓药物主要为rtPA。尽管 rt-PA 是唯一被 FDA 批准用于缺血性卒中的溶栓药物，但这类药物作用位点宽泛，难以靶向血栓病灶，故易破坏人体正常的纤溶-凝血系统平衡，严重者可导致不可控出血的并发症。因此，实现溶栓药物在血栓病灶的特异性递送和可控释放，减轻不良的出血反应，是目前临床溶栓面临的关键难题。基于机械作用力的非药物治疗型纳米递送系统作为一种新型的疗法，具有较为理想的溶栓效果。同时，非药物治疗为溶栓过程提供了令人满意的生物安全性。

       有研究报道了一种基于全氟己烷 (PFH) 的生物相容性纳米颗粒，该纳米颗粒具有相变 (PT) 溶栓能力，能对低强度聚焦超声 (LIFU) 作出反应，降低超声爆破所需能量，保证超声溶栓的安全性。还有学者采用溶剂热法在压电式四方钛酸钡上沉积有Fe3+ 配位的金属有机框架 (MOF)得到tBT@MOFCL/Hep纳米颗粒，作用于纳米颗粒上的剪切应力诱导的压电势能，加速Fe3+/Fe2+转化以耗尽 MOF层，激活的 Fenton反应产生ROS破坏红细胞并破坏纤维蛋白骨架，动物实验中颈动脉中的血栓几乎完全溶解，纳米颗粒在肝、脾、肺中被网状内皮系统吞噬，可在溶酶体的酸性环境中代谢，不引起血液学和组织病理学异常。

       此外，还有研究运用生物介质构建了具有机械作用力的纳米清扫器，并将其用于非药物性溶栓治疗和预防血栓复发。首先构建负载 NO 供体的且用 CREKA 肽进行修饰的空心不对称聚多巴胺( polydopamine，PDA ) 纳米粒，即BNN6 @ PDA @ CREKA( B@ P@ C)。由于CREKA 肽的修饰，纳米清扫器可以有效地聚集在血栓部位。随后，PDA 可吸收近红外光并将其能量转移至 NO 供体 BNN6( N，N'-二仲丁基-N，N' -二亚硝基-1，4-苯二胺)，进而触发 NO 气泡的释放并实现机械溶栓。同时，NO 气泡可以推动清扫器的快速移动并深入血栓以增强机械溶栓作用。由于 PDA 高效的光转换效率，纳米清扫剂可作为光热剂进一步加速血栓溶解，实现光热和机械溶栓的完美结合。更重要的是，NO 的释放还能够显示出抗血小板黏附的活性。

       相关阅读：《血栓诊疗中的生物仿生型纳米靶向策略》

       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.

       [3]林娇杨,鄢晓晖. 微纳米机器人在血栓治疗领域的研究进展[J]. 微纳电子技术,2024,61(11):110102       

       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。