類生物膜具有與細(xì)胞膜高度的相像性，因而具有極高的生物安全性和抗生素遞送潛能,本文將銜接上文從不同來源的細(xì)胞膜的角度出發(fā)簡單舉出類生物膜膜載藥遞送體系在抗肺癌領(lǐng)域中的應(yīng)用?
1.紅細(xì)胞膜包被的納米顆粒遞藥體系
紅細(xì)胞在體內(nèi)主要負(fù)責(zé)輸運(yùn)氫氣,在人體血液系統(tǒng)中的壽命可達(dá)120天?這些就能長時(shí)間循環(huán)在血液系統(tǒng)中的特點(diǎn)也是納米遞藥體系十分須要的一個理想功能,主要是由紅細(xì)胞表面的CD47分子和一系列補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白在內(nèi)的標(biāo)志物介導(dǎo)的?右圖展示的最初的研究示意圖,將體外獲得紅細(xì)胞經(jīng)低滲處理離心后得到紅細(xì)胞膜碎片,之后將其經(jīng)超聲和機(jī)械擠壓等過程得到紅細(xì)胞膜衍生的囊泡,將其與由聚乳酸(PLGA)制成的聚合物內(nèi)核一起共擠出得到紅細(xì)胞包裹的PLGA納米顆粒?借助生物透射電鏡(TEM)和動態(tài)光散儀(DLS)表征方式進(jìn)行了表征后均表明紅細(xì)胞膜包裹在了納米顆粒的表面?值得注意的是將此種仿生納米顆粒靜脈注射到大鼠體內(nèi)時(shí),納米顆粒才能在血液系統(tǒng)循環(huán)更長的時(shí)間,消除半衰期達(dá)到40小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于PEG修飾效率?這些長循環(huán)特點(diǎn)得益于天然紅細(xì)胞膜,這些循環(huán)特點(diǎn)可以幫助納米體系在抗肺癌醫(yī)治過程中提高EPR效應(yīng),發(fā)揮其應(yīng)用潛力?
借助低滲處理的方式從紅細(xì)胞中提取細(xì)胞膜,通過與聚合物的納米顆粒物內(nèi)核一起共擠出得到紅細(xì)胞膜包被修飾的納米顆粒?紅細(xì)胞膜仿生納米顆粒保留了好多與原始紅細(xì)胞膜同樣的表面標(biāo)志物,如CD47作為紅細(xì)胞膜的標(biāo)志性分子標(biāo)記物還能幫助免疫逃避和延長血液循環(huán)?
2.白細(xì)胞膜包被的納米顆粒遞藥體系
白細(xì)胞是血液循環(huán)中除紅細(xì)胞之外的又一細(xì)胞主體成份,包括多種發(fā)炎細(xì)胞,有中性粒細(xì)胞,樹突狀細(xì)胞,巨噬細(xì)胞,嗜酸性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞,以及淋巴細(xì)胞等?白細(xì)胞廣泛存在于血管和淋巴管以及其他組織中,大多數(shù)白細(xì)胞可以做變型運(yùn)動,這促使她們極易在血管和淋巴管之間遷移?慢性發(fā)炎已被定義為癌癥的主要特點(diǎn)之一,病變細(xì)胞通過各類吸引白細(xì)胞的細(xì)胞因子和趨化因子來招募各類白細(xì)胞為自己所用,使之成為被病變細(xì)胞同化的各類癌癥相關(guān)細(xì)胞?其中之一的癌癥相關(guān)的巨噬細(xì)胞因其因其增生趨化性而成為癌癥靶點(diǎn)的有希望的抗生素遞送載體?右圖是用巨噬細(xì)胞膜包被的金納米顆粒用于癌癥的光熱醫(yī)治示意圖,只要是借助金顆粒的近紅外特點(diǎn)和巨噬細(xì)胞膜表面分子CD45?CD1111a和寡糖分子所介導(dǎo)的免受吞噬細(xì)胞吞噬的作用及靶點(diǎn)病變灶高增生的特點(diǎn),在743nm的激光照射下形成理療效應(yīng),用于消融病變?
a)巨噬細(xì)胞作為膜囊泡的來源,拿來在金納米顆粒產(chǎn)生鍍層?b)巨噬細(xì)胞膜的包被可以保護(hù)金納米球殼免受巨噬細(xì)胞的攝入和幫助提高癌癥富集,金納米顆粒核芯才能在激光照射下形成電療作用用于癌癥消融?
3.病變細(xì)胞膜包被的納米顆粒遞藥體系
近些年來也有科學(xué)家用病變細(xì)胞膜來作為仿生膜包裹納米顆粒,病變細(xì)胞膜所能提供的作用主要有兩方面,一是她們擁有靶點(diǎn)病變灶的同源靶點(diǎn)能力;二是癌癥細(xì)胞膜表面攜帶有好多癌癥相關(guān)抗體,這些由體外處理后的癌癥細(xì)胞膜包被的納米體系還能將癌癥抗體運(yùn)輸?shù)讲∽儾课?以剌激天然免疫反應(yīng)的發(fā)生,從而來殺傷癌癥細(xì)胞,癌癥細(xì)胞膜的這些作用首次在借助黃色素瘤細(xì)胞膜包裹PLGA納米顆粒的應(yīng)用上得到否認(rèn)?圖3展示的是將攜帶有乳癌相關(guān)抗體和同型聯(lián)接抗體的癌癥細(xì)胞膜包被在聚合物納米顆粒內(nèi)核上用于癌癥抗體的遞送和癌癥的同源靶點(diǎn)?類似的工作也有科學(xué)工作者借助幾種不同癌癥細(xì)胞膜與不同的免疫佐劑整合在一起拿來包裹納米顆粒用于提高癌癥免疫醫(yī)治療效?
用癌癥細(xì)胞膜包被的聚合物納米顆粒就能遞送大量的癌癥抗體給免疫細(xì)胞,用于殺傷病變的免疫細(xì)胞的加工和處理,腫瘤細(xì)胞膜表面富含同型黏附分子,在經(jīng)過包被后,這種黏附分子能保留在納米顆粒表面用于抗生素的癌癥靶點(diǎn)遞送?
4.病菌外泌體囊泡包被的納米顆粒遞藥體系
盡管細(xì)胞膜包被技術(shù)幾乎都是以喂奶植物細(xì)胞作為仿生膜的來源,但也有借助原核細(xì)胞生物的細(xì)胞膜作抗肺癌的相關(guān)研究?如各類革蘭式陰性真菌在生長過程中會形成大量真菌外膜囊泡(OMV),其內(nèi)部富含對真菌生存至關(guān)重要的影響因子,另外因?yàn)檫@種OMV表明富含多種真菌抗體如脂寡糖LPS,已被用于各類癌癥卡介苗的研究?應(yīng)用OMV作為癌癥卡介苗研究的優(yōu)勢在于可以采用膜擠出?超聲等方式,將真菌外囊釀制成粒徑在30~50nm大小的規(guī)格,這是經(jīng)皮下注射進(jìn)行淋巴運(yùn)輸?shù)睦硐胍?guī)格?右圖展示的就是借助真菌形成的外膜囊泡來包裹包被金納米顆粒以推動機(jī)體抑菌免疫效應(yīng)的提高,當(dāng)將其作為卡介苗接種于大鼠后,通過對引流淋巴結(jié)的剖析顯示,抗體呈遞的樹突狀細(xì)胞數(shù)目降低并且成熟水平更高,從而誘導(dǎo)活化的效應(yīng)T細(xì)胞數(shù)目降低,致使免疫因子IFN-γ和IL-17水平也明顯提高,這對調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫都是非常重要的,并且在進(jìn)行癌癥細(xì)胞殺傷過程中也發(fā)揮重要作用?
真菌分泌的外膜囊泡富含大量的真菌表面抗體,將其用于包被包裹金納米顆粒能有效推動樹突狀細(xì)胞對抗體的內(nèi)在化?在注射卡介苗后,仿生金納米顆粒才能誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞的成熟,形成高的抑菌滴度.
5.雜合膜包被的納米顆遞藥體系
到目前為止所討論的許多細(xì)胞類型突出了借助細(xì)胞膜鍍層技術(shù)可以賦于納米載體奇特的功能特點(diǎn),有時(shí),將多種細(xì)胞類型的功能合并到一個納米顆粒上也是可取的,正式兩種不同的生物膜整合在一起拿來包裹納米顆粒實(shí)現(xiàn)功能最大化?這一看法在紅細(xì)胞與血小板的雜合膜用以增強(qiáng)功能的概念驗(yàn)證性工作中得到證明,如右圖所示?雜合膜是由兩種純化的生物膜在37°C環(huán)境中溫柔攪拌制備而成,為了證明雜合膜的存在,在血小板膜上參雜福斯特共振能量轉(zhuǎn)移對,一旦兩膜共孵育后,螢光恢復(fù)才能被觀察到,說明雜合膜的成功形成;分別用不同的螢光官能團(tuán)標(biāo)記的血小板膜和紅細(xì)胞膜制備而成的雜合膜來包裹修飾由PLGA制成的納米顆粒內(nèi)核,通過在螢光顯微鏡下觀察載體表面的共定位情況來驗(yàn)證融合的雜合膜的存在?至于她們的理化性質(zhì),這些紅細(xì)胞和血小板的雜合膜與單獨(dú)一種膜包裹修飾的納米顆粒的性質(zhì)相同,并且也展示了特點(diǎn)性的核-殼結(jié)構(gòu)?這些的雜合膜的制備可以分別將兩種不同的生物膜的功能整合在一起,賦于納米顆粒更多的表面功能特點(diǎn)?
這些用兩種生物膜整合的雜合膜用于包裹納米顆粒的形式可以保留兩種細(xì)胞膜的特異性功能?
類似的雜合膜技術(shù)還有借助病變細(xì)胞膜和白細(xì)胞膜建立的白質(zhì)體,這兒是借助脂類體作為建立模塊,與兩種細(xì)胞膜融合,并在其中包裹疏水性放療藥紫杉醇PTX制成脂類體納米粒,如右圖?通過對兩種細(xì)胞膜的質(zhì)膜成份進(jìn)行體外檢查和驗(yàn)證,采用頭胸部病變異種移植大鼠模型,研究不同脂類體納米粒的血液消除動力學(xué)?生物分布和抗肺癌療效?結(jié)果表明,白質(zhì)體具有較長的血液循環(huán),且在病變部位最有效地積累?總的來說,隨著細(xì)胞類型的廣泛可用,當(dāng)須要一組以上的細(xì)胞特定功能時(shí),這些混和膜鍍層策略有可能是有用的,須要在應(yīng)用的基礎(chǔ)上仔細(xì)考慮每種膜的相對濃度?
各類各樣的生物膜被開發(fā)應(yīng)用修飾各類有機(jī)和無機(jī)納米載體表面,這樣制成的仿生納米載體被拿來醫(yī)治各類癌癥,近些年來也有科學(xué)家將多種不同功能的生物膜整合在一起修飾納米顆粒得到具有多種靶點(diǎn)功能的仿生載體?而且關(guān)于仿生膜在靶向位置的抗生素釋放問題極少有相關(guān)研究,即賦于仿生膜一些剌激響應(yīng)功能幫助仿生載體更有效的實(shí)現(xiàn)抗生素釋放,這對于提升癌癥醫(yī)治效率是非常重要的性質(zhì),也是仿生膜納米載體功能化及實(shí)現(xiàn)智能響應(yīng)仿生納米載體的未來發(fā)展方向?
6.血小板膜在仿生納米抗生素抗肺癌中的重要作用
血小板是由機(jī)體骨髓中成熟的巨核細(xì)胞胞質(zhì)開裂出來的細(xì)胞碎片,在血液循環(huán)系統(tǒng)中主要起到止血和凝血,支持營養(yǎng)和修補(bǔ)血管內(nèi)皮的作用,除此之外血小板在調(diào)控機(jī)體的寄主免疫和發(fā)炎反應(yīng)過程中也發(fā)揮重要作用?現(xiàn)今有大量的實(shí)驗(yàn)和臨床數(shù)據(jù)表明血小板在癌癥發(fā)生?發(fā)展?侵襲和轉(zhuǎn)移過程中具有重要作用,這主要是緣于癌癥細(xì)胞與血小板的互相作用,如右圖所示?首先癌癥細(xì)胞在穿過血管內(nèi)皮步入血管后才能刺激活化血小板,從而介導(dǎo)黏附作用,比如腫瘤細(xì)胞可以高抒發(fā)P選擇素糖蛋白適配體1(PSGL-1),這是一種在白細(xì)胞表面常見的蛋白,它與活化的血小板表面的P選擇素具有高度親和力;個別癌癥細(xì)胞通過抒發(fā)一種平足蛋白與血小板表面C型凝集素樣受體-2(CLEC-2)互相作用,誘導(dǎo)血小板活化與集聚?遭到刺激活化的血小板可以跟肺癌細(xì)胞直接接觸,產(chǎn)生一個集聚體幫助癌癥細(xì)胞在血液循環(huán)中免受自然殺傷細(xì)胞的監(jiān)視和殺傷,血小板不僅直接與癌癥細(xì)胞發(fā)生化學(xué)作用外,還通過分泌多種生物因子如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)?多巴胺?血漿素和內(nèi)皮抑素等調(diào)控病變血管生成,因而支持癌癥的進(jìn)展?據(jù)悉活化的血小板還可通過其內(nèi)部的α顆粒釋放轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGFβ1)來推動癌癥細(xì)胞的上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化,這是癌癥細(xì)胞入侵和轉(zhuǎn)移極其重要的一步?盡管到目前為止,大多數(shù)研究都集中在血小板在腫瘤轉(zhuǎn)移和血管生成中的作用上,但近來的數(shù)據(jù)表明,血小板在癌癥發(fā)展中的作用正在擴(kuò)大,尤其是其對放療耐藥性和腫瘤生長的潛在貢獻(xiàn),這主要是由血小板釋放的溶血磷脂酶(LPA)和血小板因子4(PF4)介導(dǎo),推動癌癥細(xì)胞的生長,另外也有新的研究表明血小板在癌癥免疫抑制環(huán)境中發(fā)揮一定作用?
癌癥細(xì)胞通過旁分泌形成的白介素-6(IL-6)才能剌激腎臟形成血小板生成素,反過來,這種因子可以促使巨核細(xì)胞和血小板的形成?這種風(fēng)波的聯(lián)合可以促使疾病病人體內(nèi)的血小板增多和高凝狀態(tài)的產(chǎn)生?
鑒于血小板在癌癥環(huán)境中的各類生理和病理的重要作用,越來越多的科學(xué)家嘗試將血小板膜包被修飾在納米顆粒表面,因而賦于納米載體各類天然血小板所具有的功能,如延長納米顆粒的血液循環(huán)時(shí)間?提高其生物相容性?增強(qiáng)納米顆粒在病變部位的主動靶點(diǎn)能力等?顧臻等團(tuán)隊(duì)就借助血小板膜表面高抒發(fā)的P選擇素和卵巢癌細(xì)胞表面的CD44受體的互相作用來賦于仿生載體主動靶點(diǎn)特點(diǎn)如圖8所示,仿生體系的內(nèi)核是由單次乳化法得到的包載放療藥阿霉素(DOX)的納米顆粒,再用超聲擠出的方式將血小板膜包裹在內(nèi)層,之后在膜上嵌入一種癌癥壞死因子相關(guān)自噬絡(luò)合物(TRAIL)?以期才能實(shí)現(xiàn)在血小板膜介導(dǎo)的靶點(diǎn)作用下,通過TRAIL與癌癥細(xì)胞表面的自噬受體結(jié)合,啟動自噬訊號途徑,同時(shí)提高阿霉素在癌癥細(xì)胞內(nèi)的大幅迸發(fā),達(dá)到提高殺傷作用?
a)抗生素載體TRAIL-Dox-PM-NV的主要成份:TRAIL聯(lián)接在血小板衍生的膜上;Dox-NV?b)體內(nèi)CTCs的清理和TRAIL和Dox的遞送?載體可以通過血小板膜表面的P-選擇素和癌癥細(xì)胞的表面CD44受體的特異性黏附,隨即觸發(fā)的TRAIL和Dox誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬訊號通路?ⅰ)TRAIL和癌癥細(xì)胞表面的死亡受體DRs受體的互相作用觸發(fā)自噬訊號;ⅱ)載體的內(nèi)吞;ⅲ)由溶酶體的堿性介導(dǎo)的TRAIL-Dox-PM-NV的解離;ⅳ)Dox的釋放和在核內(nèi)的集聚;ⅴ)Dox觸發(fā)細(xì)胞的自噬。