14 肿瘤微环境响应型纳米药物载体.docx

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14肿瘤微环境响应型纳米药物载体

肿瘤微环境响应型纳米药物载体

1肿瘤微环境概述

如图7所示实体肿瘤中包含多种间质细胞包括肿瘤相关成纤维细胞（Cancer-associatedfibroblasts,CAFs）、肿瘤内皮细胞、肿瘤细胞、免疫细胞（T细胞，巨噬细胞，树突细胞和B细胞）、髓源抑制性细胞、细胞基质细胞和一些其他细胞等相互作用形成等。

具有血液供应不充足、营养成分缺乏、细胞间质高压等特点。

各种细胞类型都有其特殊的功能。

这些细胞生长于包括胶原蛋白和蛋白聚糖在内的细胞外间质中。

这些间质成分为肿瘤细胞的生长提供了很好的水合基质环境。

CAFs是肿瘤基质的主要成分，发挥着分泌基质蛋白、生长因子、细胞因子和激素的作用。

与正常组织中的成纤维细胞相比，CAFs细胞是更大的纺锤形间质细胞，能够促进肿瘤的发生、进展和转移。

CAFs细胞与肿瘤细胞相互促进异型性进展。

肿瘤细胞能够分泌一些生长因子影响CAFs，包括转化生长因子（transforminggrowthfactor-β1,TGF-β）和血小板来源生长因子（plateletderivedgrowthfactor,PDGF）。

另一方面，CAFs能够分泌纤维细胞生长因子（fibroblastgrowthfactor,FGF），基质细胞衍生因子1（stromalcell-derivedfactor1,SDF1），基质蛋白酶（matrixmetalloproteinases,MMPs）和胰岛素样生长因子（IGF1），从而进一步的促进肿瘤生长、血管生成和肿瘤转移。

除此之外免疫细胞是另一群人类肿瘤中非常重要的细胞群，能够分泌炎性因子调控肿瘤微环境。

肿瘤浸润的淋巴细胞包括T细胞、B细胞和NK细胞发挥免疫应答的作用。

图7肿瘤细胞以及肿瘤微环境中的主要细胞和细胞间质成分示意图。

Paget提出“种子与土壤”的假说：

将肿瘤细胞比喻为“种子”，肿瘤微环境比喻为“土壤”，种子的生长必须从周围的土壤获取营养成分，形象地揭示了肿瘤细胞生长对肿瘤微环境的依耐性。

深入了解肿瘤微环境特点和肿瘤微环境与肿瘤细胞的相互作用关系，可以为抗肿瘤药物的研发提供一定的理论基础。

在癌症的治疗过程中，以肿瘤微环境为靶点来设计抗癌新疗法是迫切需要的。

研究者基于肿瘤微环境与正常组织之间的显著差异包括血管密度低、乏氧、弱酸性、还原性、酶过表达等特点来制定不同的研究策略。

其中肿瘤局部血管的形成与肿瘤微环境也息息相关，血管可提供肿瘤有氧呼吸所需的氧气，对肿瘤的恶性增值具有重要作用。

肿瘤组织新陈代谢所必需的氧气和营养都有肿瘤血管提供，促进肿瘤细胞迅速的生长并同时向远端转移。

随着研究者们对肿癌治疗的深入研究，发现单纯靠杀死肿瘤细胞是不能够完全治愈癌症的，特别是在治疗过程中反复多次的给药引起的肿瘤耐药性，而肿瘤的转移和复发是导致愈后效果差和最终引起患者死亡的重要因素，研究发现肿瘤的多药耐药和转移与肿瘤微环境中基质细胞的损伤有关。

肿瘤微环境和肿瘤细胞内信号可以激活纳米载药体系，将输送的基因和药物释放到肿瘤部位。

癌症相关的刺激响应纳米系统已经越来越多地考虑用于递送抗癌药物，其主要靶向肿瘤微环境和/或细胞内信号以增强肿瘤内积聚并促进靶位点的药物释放。

促进药物输送和释放的信号主要包括肿瘤和内吞酸性（pH），缺氧（Hypoxia），酶（Enzyme）过表达和高水平的细胞内谷胱甘肽（GSH），活性氧（ROS）和三磷酸腺苷（ATP）。

因此，研发响应肿瘤微环境和肿瘤细胞内信号的纳米药物递送系统（DDS）是迫切需要的。

如下示意图形象说明了肿瘤微环境和细胞内信号在肿瘤靶向和静脉给药后控制药物释放的作用过程。

图1肿瘤微环境和细胞内信号在肿瘤靶向和静脉给药后药物释放的作用示意图。

纳米载体在响应肿瘤细胞外信号，包括低pH，过度表达的癌症相关酶和缺氧之后可以被激活，增强肿瘤中的积聚和细胞摄取。

抗癌药物可响应细胞内信号而选择性释放，包括低pH值，氧化还原电位，酶，ROS，缺氧和ATP

2肿瘤微环境响应型纳米载药系统

研究发现肿瘤微环境是一个缺氧、弱酸性并有多种不同免疫细胞组成的复杂微环境，对肿瘤的发生、恶性增殖及转移有极其重要的调控作用。

因此，设计针对不同细胞和靶点的新型药物载体来抑制肿瘤已经是一种新的策略。

常用的肿瘤微环境刺激因子有活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）、还原性物质、pH、酶、乏氧、三磷酸腺苷（ATP）等。

肿瘤细胞内微环境也有着特异性，例如线粒体内高水平的氧化性H2O2，细胞质和内涵体/溶内存酶体内高浓度的谷胱甘肽（GSH），溶酶体和内涵体内的pH偏酸性（pH4.5-6.5）等。

利用肿瘤微环境的特点来达到靶向治疗的广谱、低毒、耐药性小的目的，有效地切断肿瘤微环境与肿瘤细胞之间的相互作用，有效地抑制肿瘤细胞的生长。

因此，可针对肿瘤微环境特殊的生理特性设计能够有效的响应这些刺激，靶向输送和释放基因/药物的纳米载药体系。

在生物材料研究领域，许多科研工作者致力于研究生物响应性的纳米材料。

这些材料的最大优势是能够有效地识别肿瘤局部生理条件的异常。

肿瘤细胞微环境响应的纳米载药体系携带基因和药物之后需要满足在生理条件下稳定但是在肿瘤微环境靶向传递并且迅速释放，以提高肿瘤部位的药物富集量，减少药物在血液循环过程中损失，提高生物利用度，减少毒副作用，实现药物的有效释放。

根据刺激因素的不同，可将刺激响应性纳米载体分为ROS响应，氧化还原响应，pH响应（酸），体内生物酶响应，乏氧响应、ATP响应，热响应以及其他响应。

刺激响应型药物传递系统作为一种智能型载体系统，可对不同类型的刺激作出反应，从而将荷载的药物在特定的时间和空间进行控制性释放（如图1-2所示）。

刺激响应型药物传递系统为实现高效的、精准的、多通路的肿瘤联合治疗创造了条件。

根据引发响应的刺激信号来源不同，可分为内源刺激（Intrinsicstimuli）响应型药物传递系统和外源刺激（Extrinsicstimuli）响应型药物传递系统。

内源性刺激信号来源于肿瘤病理环境的变化，主要有低pH值、高还原电势、酶浓度、体温过热等；外源性刺激信号主要有特定波长的激光、磁场、电场和超声波等。

图1-2刺激响应型药物传递系统药物控释

2.1内源刺激响应型药物传递系统

内源刺激响应型药物传递系统在正常组织和血液中能保持载体与药物结构稳定，减轻药物对正常组织的损害。

肿瘤微环境和正常组织之间pH值、谷胱甘肽（Glutathione,GSH）浓度、基质酶、温度等均存在差异，这些差异使得刺激响应型药物传递载体容易在肿瘤组织富集并特异性释放荷载药物，增强癌症治疗效果。

2.1.1pH响应型纳米药物载体

由于在癌症组织中的pH与正常组织相比具有较大的差异，因此pH响应性纳米载体得到了广泛的研究。

肿瘤细胞与正常细胞之间pH值存在差异的主要原因是肿瘤细胞无限增殖，而肿瘤微弱的脉管系统不能提供足够的氧气和营养物质来满足肿瘤细胞的有氧呼吸，因此肿瘤组织经常在缺氧或无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸过程中会产生大量的乳酸，致使肿瘤组织转变为弱酸性。

正常组织的接近中性pH（7.4），而大多数肿瘤细胞内的pH（≤6.5），利用肿瘤细胞内微弱的酸性来控制药物和基因输送与释放是响应性纳米载体的研究范围之一。

含有乙缩醛、腙、肟、酰肼、氨基甲酸酯及酯类等化学结构的位置对pH敏感，可设计含有这些结构的载体材料。

目前设计肿瘤微环境酸响应型的载体主要有以下两种方法：

一种是利用一些不稳定化学键来制备载体，其在生理条件下稳定，但是在肿瘤的微酸环境下，化学键可发生断裂，使药物得到释放，提高药物摄取率。

另一种是利用含有质子的基团的物质来合成载体。

在不同酸性条件下这些化学功能键发生水解，使纳米载体在pH相对较低的肿瘤微环境下发生断裂，从而有效靶向释放被载物，达到输送药物与靶向治疗效果。

表1-1用于联合治疗的pH响应型药物传递系统

纳米载体

载体材料

传递药物

两亲性线性-树枝状高分子

甲氧基聚乙二醇-b-聚酰胺-胺嵌段聚合物

DOX

羟基喜树碱（HCPT）

空心介孔二氧化硅

（HMSNP）

叶酸-聚乙烯亚胺包裹的HMSNPs

DOX

siRNA

阳离子胶束纳米颗粒

双重pH响应的PDMA-b-PDPA嵌段聚合物

Bcl-2siRNA，

紫杉醇（PTX）

聚合物胶束

SMA-乙二酰肼通过腙键与DOX连接

DOX

双硫仑（DSF）

前药纳米粒子

羧基修饰的聚乳酸顺铂前药修饰的-D-TPGS

顺铂

多烯紫杉醇

聚离子复合物胶束

PEI-PEG共聚物，磺胺甲基嘧啶（SA）-PEG-NGR

DOX

DNA

PEI：

聚乙烯亚胺；PEG：

聚乙二醇；PDMA-b-PDPA：

聚（2-（二甲胺基）甲基丙烯酸乙酯）-b-聚二异丙基乙醇胺；SMA：

聚苯乙烯-顺丁二酸苷；TPGS：

d-α-生育酚聚乙二醇1000琥珀酸酯。

利用肿瘤组织的微弱酸性这个特点，可将药物稳定运送到特定部位，可以将在血液循环过程中处于“沉默”状态的药物富集到肿瘤部位，在肿瘤微酸环境弱酸性条件下化学键断裂或使电荷解离，暴露出“激活”状态的药物，增强肿瘤细胞对药物的摄取，从而提高抗肿瘤效果并且降低毒性。

Wang课题组设计了一种具有肿瘤微环境pH敏感性的去PEG化能力的三元复合物递送siRNA。

阳离子复合物ssPEI800/siRNA通过静电吸附表面包被了一层具有肿瘤pH敏感性聚乙二醇化阴离子聚合物（PPC-DA）。

在肿瘤细胞外温和的酸性条件下，中性条件下稳定存在的酰胺键快速水解暴露聚乙醇化的阳离子氨基PCC，因此PCC在静电排斥的作用下与带有高正电荷的阳离子复合物ssPEI800/siRNA解离，这就促进了siRNA的内吞并且增强了抗肿瘤活性，（如图2.3a）。

电荷翻转也是肿瘤靶向输送的有效方法，在响应环境中酸度的变化后其表面电荷从增强循环的阴性逆转为阳性以增加细胞摄取或细胞内药物输送。

对于对细胞外或细胞内肿瘤响应的药物递送系统，在中性条件下表面是负电荷，在肿瘤或者溶酶体酸性条件下转变为正电荷。

Mo等人研发了一种线粒体靶向的脂质体（HHG2C18-L）能够循序地响应肿瘤微环境和细胞内不同部分的pH，表面的脂质层是一种合成的多功能的脂质体，包含1,5-双十八烷基-L-谷氨酰2-组氨酰六氢苯甲酸（HHG2C18）。

生理pH条件下HHG2C18-L表面的负电荷能够在肿瘤pH条件下转换成正电荷，促进细胞内吞。

在胞吞入内涵体后，组氨酸组对内涵体逃逸发挥质子缓冲作用，而羧酸基团因降解而脱落六氢苯甲酰胺。

逃逸进入细胞质后，随着羧酸基团的去除，脂质体具有更高的正电荷，优先积累在脂质体上静电吸附驱动的线粒体。

HHG2C18-L表现出相当高的抗癌性功效，加入合成的聚乙二醇化脂质确保脂质体在血液中的持久性增加对肿瘤生长的抑制作用，（如图2.3b）。

图2.3pH响应型的肿瘤靶向。

（a）具有肿瘤pH敏感性的去PEG化能力的三元复合物递送siRNA。

（b）对肿瘤细胞外和细胞内酸度有响应的两性离子寡肽脂质体靶向线粒体输送药物。

2.1.2酶响应型纳米药物载体

酶在大多数代谢过程中作为大分子生物催化剂发挥重要作用。

包括癌症在内的许多疾病的病理学与酶的功能障碍或其表达的失调有关。

已有多种酶响应性纳米载药体系用于抗癌药物输送，其通过掺入可被肿瘤细胞外或细胞内环境过表达的酶识别和降解的特异性部分。

与癌相关的酶包括基质金属蛋白酶（MMP），透明质酸酶（HAase）和组织蛋白酶（BcathepsinB）。

表1-3用于联合治疗的酶响应型药物传递系统

纳米载体

载体材料

传递药物

杂化纳米粒子

PEI-PEG通过可被MMP-2酶降解的多肽片

段连接到氧化石墨烯上

DOX

DNA

聚合物胶束

树突装硫醇盐超支化聚甘油

DOX前药

甲氨蝶呤前药

树枝状大分子

MMP-2酶敏感的PEG-pp-PEI-PE共聚物

PTX

siRNA

肿瘤组织中的酶浓度和活性均显著高于正常组织，这些酶对肿瘤的生长、增殖及转移都有重要影响。

酶具有高度的选择性，用特异性酶作为肿瘤治疗的靶点，是纳米载体研究的一个新的方向。

金属蛋白酶（MMP）是一类在细胞基质中分解细胞组分的蛋白酶，其在肿瘤细胞中过度表达，对癌细胞的转移有重要影响。

特别是MMP-2和MMP-9，在大部分肿瘤组织如胃癌、结肠癌、直肠癌、前列腺癌、肺癌、乳腺癌和卵巢癌中都过度表达。

图2.4-1金属蛋白酶2响应的多功能脂质体纳米载体输送药物示意图

除此之外，还有一些其他的酶（如糖苷酶、酯酶、组织蛋白酶）等也被设计应用于构建酶敏感的纳米载体。

如在PEG链上接入对酶敏感的多肽，在酶解作用下脱去PEG外壳，暴露内部药物核心。

Torchilin等人设计以一种多功能的脂质体包含TAT-PEG2000和抗体连接的PEG3400-PE，PEG3400和PE之间通过金属蛋白酶裂解的短肽连接，（如图2.4-1）。

在肿瘤的化疗和基因联合治疗方面，Jiang等人研制了一种肿瘤微环境pH和MMP双响应的功能化的纳米粒子dtACPP，（如图2.4-2）。

在纳米载体dtACPP中，细胞膜穿透肽（CPP）的细胞穿透活性受到pH敏感的掩蔽肽的限制，该掩蔽肽通过MMP可水解并与CPP共价结合。

掩蔽肽在中性pH下显示负电荷通过静电相互作用有效地屏蔽CPP，在肿瘤低pH值下被中和以消除屏蔽效应。

在MMP作用下，dtACPP被激活为CPP增加细胞内基因和药物的积累。

图2.4-2酶响应的药物释放和肿瘤靶向。

通过pH和MMP双活化的功能化的CPP（dtACPP）肿瘤微环境响应纳米颗粒用于联合化疗和基因治疗

2.1.3氧化还原响应型纳米药物载体

肿瘤组织代谢异常，导致肿瘤组织中存在较强的还原环境。

肿瘤细胞内除了有还原性物质谷胱甘肽（GSH），还有少量的二价铁离子（Fe2+）、半胱氨酸（Cys）、硫氧还原蛋白还原酶和溶酶体硫醇还原酶等还原性物质。

GSH是一种谷氨酰基半胱氨酰甘氨酸三肽，能帮助保持机体正常的免疫系统功能，并具有抗氧化作用和整合解毒作用，半胱氨酸上的巯基为其活性基团，是哺乳动物细胞中含量最丰富的硫醇类化合物。

肿瘤细胞内的GSH浓度（2-10mmol/L）是细胞外浓度（2-20μmol/L）1000倍以上，肿瘤细胞与正常细胞之间的浓度差异较大，尤其是在一些耐药肿瘤细胞中，浓度差可高达10倍。

因此，这种肿瘤细胞内外还原性谷胱甘肽量的差异，设计还原响应型纳米药物载体实现肿瘤细胞内还原响应性释药提供了一种新的可能性。

表1-2用于联合治疗的氧化还原响应型药物传递系统

纳米载体

载体材料

传递药物

杂化胶束

可生物降解的聚合物甲氧基聚乙二醇-b-聚

乙烯丙交酯-co-2-甲基-2-羧丙烯碳酸酯

亲水性铂

道诺霉素

聚合物胶束

可生物降解的聚氨基酯（PAEs）

聚二羟乙基-SS-二丙烯酸四乙酯（PAP）

iMdr-1-shRNA

iSurvivin-shRNA

聚合物胶束

精氨酸修饰的聚胱氨二丙烯酰胺-己二胺（ABP）

DNA

紫杉醇（PTX）

MSNs

MSNs表面包被含有二硫键聚合物

ssDNA

DOX

复合胶束

超分子自组装络合物星型阳离子聚合物（环

糊精-低聚乙烯亚胺-SS-叶酸）

PTX

质粒DNA

近年来，还原响应型纳米载体在药物输送领域引起了广泛关注。

还原响应型纳米载体结构中常用的还原敏感化学键包括：

二硒键，琥珀酰亚胺-硫醚键和二硫键等，其中二硫键的研究最为广泛，二硫键通常作为交联剂构建纳米载体。

最近，Tang课题组等研发了一种肿瘤靶向和氧化还原响应的蛋白纳米胶囊在细胞内递送重组的p53蛋白，在细胞内高水平GSH条件下二硫键断裂有效释放p53蛋白，诱导p53介导的凋亡，（如图2.2a）。

Pei课题组等设计了一种由二茂铁基封端的柱芳烃组成的氧化还原响应性型阳离子囊泡用于共同输送DO和siRNA。

纳米囊泡中的二茂铁阳离子是响应GSH的结构元素，在细胞内GSH条件下还原成二茂铁，导致纳米载体由两性分子向疏水性转化，随后载体解体释放DOX和siRNA，（如图2.2b）。

图2.2（a）氧化还原刺激的药物释放。

（a）肿瘤靶向和氧化还原响应的蛋白纳米胶囊在细胞内递送重组的p53蛋白。

（b）由二茂铁基封端的柱芳烃组成氧化还原响应性的阳离子囊泡用于共同输送DOX和siRNA。

2.1.4ROS响应型纳米药物载体

活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）是生物有氧代谢过程中的一种副产品，包括氧离子、过氧化物和含氧自由基等，主要是在细胞内线粒体呼吸链中产生，在多种生理和病理过程中起着非常重要的作用。

科学研究证明，在正常生理条件下生物体内的ROS保持着很低的平衡水平，但是在多种疾病（包括心血管疾病、糖尿病、肿瘤和炎症）发生时，局部组织的线粒体中ROS水平远远高于正常细胞。

利用靶细胞内外ROS的含量差异，采用ROS敏感材料构建的ROS响应型智能纳米药物载体，用于控制药物分子的胞内释放。

已有大量的研究报道，活性氧在肿瘤细胞中高度表达，因此出现了一大批ROS响应性的生物材料用来携带药物和基因治疗肿瘤。

癌细胞与正常细胞相比不断产生高水平ROS主要是由于一些致癌物质引起的有氧代谢产物，例如过氧化氢，羟基自由基和超氧化物。

ROS响应型的药物载体用于特定位点的药物释放，会对这些ROS的敏感性增强，其主要包含特征基团如硼酸酯，硫缩酮，硫化物，硒和二茂铁基团。

硼酸酯结构在氧化条件下能水解，可用作氧化材料的保护剂。

将硼酸酯结构通过共价键连接到多肽上有效的遮蔽基质金属蛋白酶（MMP）抑制剂的活性位点，在高浓度ROS的环境下被水解从而暴露出活性位点。

Almutairi课题组等研发出了响应ROS的硼酸酯结构单元的自分解纳米粒子，在过氧化氢作用下能控制释放携带的药物。

在发炎或者癌性组织中，硼酸酯被去除以产生酚，从而导致醌甲基化物重排，由此破坏纳米载体并释放药物，且纳米载体能够完全降解成小分子，（如图1.1a）。

Xia等合成了一种含有ROS可裂解硫酮缩酮键的阳离子高分子（PATK）用于介导细胞内的基因输送。

这个PATK/DNA复合体内吞进入癌细胞，在硫酮缩酮键断裂之后被分解，同时复合体中的DNA释放，在前列腺癌细胞中有很高的基因转染效率，（如图1.1b）。

Huang和Yan等设计了一种含有硒化物超支化聚合物的ROS敏感纳米载体，载有DOX的纳米载体在靶癌细胞内ROS条件下迅速被破坏，快速地释放DOX以诱导细胞凋亡，（如图1.1c）。

图1.1ROS刺激的药物释放。

（a）在过氧化氢作用下，可自行降解的纳米粒子用于控制药物释放。

（b）在ROS刺激下，含有硫酮缩合的阳离子聚合物在细胞内基质中释放DNA。

（c）ROS响应的含有硒化物的超支化聚合物纳米载体在细胞内按需求释放DOX。

2.1.5乏氧响应型纳米药物载体

恶性肿瘤最突出的特点是持续增殖，肿瘤细胞数量持续增加和肿瘤体积不断增大会导致肿瘤细胞的耗氧量増加，肿瘤内血管结构和功能异常导致了肿瘤细胞内血供减少，虽然肿瘤能够形成新生血管但是氧供应仍无法满足肿瘤生长的需要，导致了肿瘤缺氧微环境。

因此，肿瘤组织由于供氧和消耗之间的不平衡，肿瘤微环境通常是低氧的。

肿瘤缺氧在提高癌症以及恶性肿瘤的多药耐药，侵袭和转移等方面起着重要作用，影响着癌症的治疗进展和预后。

肿瘤组织微环境乏氧的特点，成为癌症成像和治疗有希望的目标。

Park等人最近开发了一种自组装纳米粒子，由羧甲基葡聚糖和疏水2-硝基咪唑衍生物组成，用于缺氧触发释放药物，（如图2.6）。

该纳米颗粒能够显著地促进低氧条件下的药物释放，对低氧细胞产生更大的细胞毒性作用。

与DOX溶液相比，载有DOX的纳米颗粒有更显着的抗肿瘤效力。

Wang等人设计了由PEG、偶氮苯、PEI和DOPE单元组成的纳米载体，用于缺氧引发的纳米载体能够增强siRNA的细胞摄取，其在体外和体内均表现出缺氧激活的基因沉默效率。

2.1.6ATP响应型纳米药物载体

ATP被称为细胞内能量转移的“货币分子单位”，是细胞信号传导和新陈代谢的基础分子。

细胞外液中ATP浓度<5mM，而细胞内浓度高达1-10mM。

ATP水平在细胞外和细胞内环境之间的显着梯度最近已经应用于设计ATP响应型的药物释放系统。

Kataoka课题组设计了一种用于ATP响应的siRNA的细胞内释放的苯基硼酸酯修饰的聚离子复合物（PIC）胶束。

通过其核糖和苯基硼酸酯之间的结合将siRNA包封在PIC胶束中，在细胞外液ATP水平中，siRNA在该胶束非常稳定，但是在细胞内ATP水平，ATP的核糖与苯基硼酸之间的竞争性结合破坏了胶束的稳定释放了siRNA。

ATP适体已被广泛用于用各种荧光，电化学和比色传感器检测ATP。

为了响应细胞内ATP水平来选择性释放药物，Gu课题组等人设计了设计了一种内核为ATP适体插入DNA支架，外壳为鱼精蛋白和交联的HA这种复杂核壳结构的ATP响应型纳米凝胶，利用了ATP适体和靶点ATP之间相互作用的特点，（如图2.5）。

该纳米凝胶在富含ATP的环境下通过从双链体向适体/ATP复合体的结构转换而加速了包裹的DOX从DNA双链体的释放，与非ATP响应的纳米粒子相比有显著的细胞毒性。

图2.5用ATP适体插入DNA支架官能化的聚合纳米凝胶用于ATP响应的抗癌药物输送

图2.6由羧甲基葡聚糖和疏水2-硝基咪唑衍生物自装成的纳米粒子，用于缺氧触发释放药物。

2.2外源刺激响应型药物传递系统

外源刺激响应型药物传递系统可响应人为引入的刺激信号，如热、激光、磁场、电场和超声波等，实现对荷载药物的控制性释放。

2.2.1热响应型纳米药物载体

肿瘤热疗的基础是肿瘤组织对于高热导致的损伤更为敏感。

目前比较常用的热响应型纳米载药系统是利用温度的微小差异，引起温敏材料的理化性质改变，使其在药效部位发生转变，控控制药物释放。

具有低临界溶解温度（Lowercriticalsolutiontemperature，LCST）的聚合物是指，当温度高于其LCST时会发生相转变，而聚合物加热至溶解的温度被称为最高临界溶解温度（Uppercriticalsolutiontemperature，UCST）。

具有LCST的聚合物可以通过与药物在室温下简单混合制备成混悬液，注射入体内后，体内温度导致聚合物相转变，包裹药物形成固态药物储库，可在靶向组织持续性释放治疗浓度的药物。

具有UCST的聚合物药物体系可通过温度升高导致的溶胀或骨架崩散在治疗部位迅速释放药物。

Ahn课题组等人构建了一种热敏感的载DOX聚合物胶束，该聚合物体内37℃条件下能够自组装形成胶束。

体外释放实验表明该聚合物胶束在37℃可持续性释放DOX，具有很好的抗肿瘤效果。

图2.7热可逆性藻酸盐-g-PNIPAAm胶束形成的示意图

2.2.2光响应型纳米药物载体

光响应型药物传递系统可通过响应局部特定波长的光照引发药物的释放，光源引入的时间和位点可人为控制，以精确调控药物释放的时间和位点。

光响应型药物传递系统被广泛用于光动力治疗（Photodynamictherapy，PDT）和光热治疗（（Photothermaltherapy，PTT）。

响应型药物传递系统的药物控释机理主要通过光致裂解反应（Photolysisreaction）、光致聚合物自降解（Self-immolative）以及光响应基团构型或亲、疏水性的变化等机制。

在紫外-可见光或近红外（NIR）区域内，许多光响应型药物传递系统被用于药物的靶向传递。

由于容易被皮肤、血液和组织吸收，紫外线不能穿透身体深层组织。

而NIR光可以穿透更深（10cm）的组织且对细胞没有损伤，具有更加广阔的应用前景。

表1-4用于联合治疗的光响应型药物传递系统