医学进展
2010年9月号
医学进展

造影剂分子和纳米颗粒体内组装可改善肿瘤靶向成像

    癌症预后的判定和治疗方案的选择离不开对肿瘤进行正确的分级和实时监测。目前典型的检测策略是造影剂结合感光显像技术,使造影剂具备感光特性。然而由于造影剂不具备靶向性,这种方法在很多情况下都不能检测到病变。这一缺点可通过肿瘤靶向性策略加以克服:将造影剂与聚合物或纳米颗粒结合在一起。纳米颗粒非常适合用作肿瘤靶向载体,因为纳米颗粒在体内的“行为”取决于人为的设计,并且通过加强其渗透性和滞留性,纳米颗粒可以进入肿瘤组织并在其中积聚。尽管有这些优势,但还有一些障碍限制了基于纳米颗粒的靶向策略的肿瘤检测效果:若纳米颗粒设计为被动靶向制剂,则颗粒的直径必须达到足够大,但这同时限制了纳米颗粒向肿瘤的转移及在其中的积聚;若设计为主动靶向制剂,则积聚速度会加快,但该方法不适用于检测抗原未明确或抗原不纯(异质性抗原)的病变;最后,纳米颗粒在体内存留的时间较长,增加了诊断剂或治疗药剂的毒性。因此,发展一种既能够使造影剂快速积聚于肿瘤,又无需依赖抗原,并且不会在体内长期存留的靶向方案将是一大进步。

    纳米颗粒到达肿瘤细胞外基质的转运过程主要依赖于扩散。实验室研究曾证实,扩散转运受颗粒直径限制,直径过大,如达到100nm时,即扩散转运几乎不能实现;直径80nm的颗粒可缓慢渗入间质组织,并于注射24h后局限于脉管系统的漏出处。研究人员据此猜测,这种设计颗粒在肿瘤内的局限化可使颗粒易于捕捉到循环系统中的造影剂分子。此外,颗粒表面的抗原就像是“锚”,使颗粒具有主动靶向特性,可以锚定在特定病变处。这一策略将使小分子造影剂转运至肿瘤的速度加快(high Kin),效率大大提高,并且造影剂分子在肿瘤处的停留将受纳米颗粒大直径的影响而延长(low Kout)。

    加拿大多伦多大学生物材料与生物医学工程研究所的Steven Perrault和Warren Chan研究证实了上述策略——造影剂分子和经过设计的纳米颗粒在肿瘤间质组织内结合到了一起。将纳米颗粒和小分子造影剂相继打入生物体内,二者在肿瘤内可聚集、结合,延长小分子造影剂在肿瘤内的停留。这一方案使得荧光造影剂可快速聚集于肿瘤,其速度分别是单独注射荧光小分子和纳米颗粒的16倍和8倍。诊断灵敏度是被动靶向纳米颗粒的3倍。在靶向方面,体内聚集途径的好处是小分子物质可以快速聚集于肿瘤、循环时间缩短、系统清除率趋于合理,纳米颗粒锚定于肿瘤可被用来改变造影剂以及治疗药物的药代动力学。(编译:白蕊)

参考文献:《Proceedings of the National Academy of Sciences》2010;107:11194-11199

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