類生物膜具有與細胞膜高度的相像性，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胞膜的角度出發簡單舉出類生物膜膜載藥遞送體系在抗肺癌領域中的應用?
1.紅細胞膜包被的納米顆粒遞藥體系
紅細胞在體內主要負責輸運氫氣,在人體血液系統中的壽命可達120天?這些就能長時間循環在血液系統中的特點也是納米遞藥體系十分須要的一個理想功能,主要是由紅細胞表面的CD47分子和一系列補體調節蛋白在內的標志物介導的?右圖展示的最初的研究示意圖,將體外獲得紅細胞經低滲處理離心后得到紅細胞膜碎片,之后將其經超聲和機械擠壓等過程得到紅細胞膜衍生的囊泡,將其與由聚乳酸(PLGA)制成的聚合物內核一起共擠出得到紅細胞包裹的PLGA納米顆粒?借助生物透射電鏡(TEM)和動態光散儀(DLS)表征方式進行了表征后均表明紅細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時,納米顆粒才能在血液系統循環更長的時間,消除半衰期達到40小時,遠遠優于PEG修飾效率?這些長循環特點得益于天然紅細胞膜,這些循環特點可以幫助納米體系在抗肺癌醫治過程中提高EPR效應,發揮其應用潛力?
借助低滲處理的方式從紅細胞中提取細胞膜,通過與聚合物的納米顆粒物內核一起共擠出得到紅細胞膜包被修飾的納米顆粒?紅細胞膜仿生納米顆粒保留了好多與原始紅細胞膜同樣的表面標志物,如CD47作為紅細胞膜的標志性分子標記物還能幫助免疫逃避和延長血液循環?
2.白細胞膜包被的納米顆粒遞藥體系
白細胞是血液循環中除紅細胞之外的又一細胞主體成份,包括多種發炎細胞,有中性粒細胞,樹突狀細胞,巨噬細胞,嗜酸性粒細胞和肥大細胞,以及淋巴細胞等?白細胞廣泛存在于血管和淋巴管以及其他組織中,大多數白細胞可以做變型運動,這促使她們極易在血管和淋巴管之間遷移?慢性發炎已被定義為癌癥的主要特點之一,病變細胞通過各類吸引白細胞的細胞因子和趨化因子來招募各類白細胞為自己所用,使之成為被病變細胞同化的各類癌癥相關細胞?其中之一的癌癥相關的巨噬細胞因其因其增生趨化性而成為癌癥靶點的有希望的抗生素遞送載體?右圖是用巨噬細胞膜包被的金納米顆粒用于癌癥的光熱醫治示意圖,只要是借助金顆粒的近紅外特點和巨噬細胞膜表面分子CD45?CD1111a和寡糖分子所介導的免受吞噬細胞吞噬的作用及靶點病變灶高增生的特點,在743nm的激光照射下形成理療效應,用于消融病變?
a)巨噬細胞作為膜囊泡的來源,拿來在金納米顆粒產生鍍層?b)巨噬細胞膜的包被可以保護金納米球殼免受巨噬細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.病變細胞膜包被的納米顆粒遞藥體系
近些年來也有科學家用病變細胞膜來作為仿生膜包裹納米顆粒,病變細胞膜所能提供的作用主要有兩方面,一是她們擁有靶點病變灶的同源靶點能力;二是癌癥細胞膜表面攜帶有好多癌癥相關抗體,這些由體外處理后的癌癥細胞膜包被的納米體系還能將癌癥抗體運輸到病變部位,以剌激天然免疫反應的發生,從而來殺傷癌癥細胞,癌癥細胞膜的這些作用首次在借助黃色素瘤細胞膜包裹PLGA納米顆粒的應用上得到否認?圖3展示的是將攜帶有乳癌相關抗體和同型聯接抗體的癌癥細胞膜包被在聚合物納米顆粒內核上用于癌癥抗體的遞送和癌癥的同源靶點?類似的工作也有科學工作者借助幾種不同癌癥細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治療效?
用癌癥細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胞,用于殺傷病變的免疫細胞的加工和處理,腫瘤細胞膜表面富含同型黏附分子,在經過包被后,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遞送?
4.病菌外泌體囊泡包被的納米顆粒遞藥體系
盡管細胞膜包被技術幾乎都是以喂奶植物細胞作為仿生膜的來源,但也有借助原核細胞生物的細胞膜作抗肺癌的相關研究?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),其內部富含對真菌生存至關重要的影響因子,另外因為這種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?應用OMV作為癌癥卡介苗研究的優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大小的規格,這是經皮下注射進行淋巴運輸的理想規格?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體抑菌免疫效應的提高,當將其作為卡介苗接種于大鼠后,通過對引流淋巴結的剖析顯示,抗體呈遞的樹突狀細胞數目降低并且成熟水平更高,從而誘導活化的效應T細胞數目降低,致使免疫因子IFN-γ和IL-17水平也明顯提高,這對調節細胞免疫都是非常重要的,并且在進行癌癥細胞殺傷過程中也發揮重要作用?
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胞對抗體的內在化?在注射卡介苗后,仿生金納米顆粒才能誘導樹突狀細胞的成熟,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胞類型突出了借助細胞膜鍍層技術可以賦于納米載體奇特的功能特點,有時,將多種細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現功能最大化?這一看法在紅細胞與血小板的雜合膜用以增強功能的概念驗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移對,一旦兩膜共孵育后,螢光恢復才能被觀察到,說明雜合膜的成功形成;分別用不同的螢光官能團標記的血小板膜和紅細胞膜制備而成的雜合膜來包裹修飾由PLGA制成的納米顆粒內核,通過在螢光顯微鏡下觀察載體表面的共定位情況來驗證融合的雜合膜的存在?至于她們的理化性質,這些紅細胞和血小板的雜合膜與單獨一種膜包裹修飾的納米顆粒的性質相同,并且也展示了特點性的核-殼結構?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?
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胞膜的特異性功能?
類似的雜合膜技術還有借助病變細胞膜和白細胞膜建立的白質體,這兒是借助脂類體作為建立模塊,與兩種細胞膜融合,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?通過對兩種細胞膜的質膜成份進行體外檢查和驗證,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?生物分布和抗肺癌療效?結果表明,白質體具有較長的血液循環,且在病變部位最有效地積累?總的來說,隨著細胞類型的廣泛可用,當須要一組以上的細胞特定功能時,這些混和膜鍍層策略有可能是有用的,須要在應用的基礎上仔細考慮每種膜的相對濃度?
各類各樣的生物膜被開發應用修飾各類有機和無機納米載體表面,這樣制成的仿生納米載體被拿來醫治各類癌癥,近些年來也有科學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功能的仿生載體?而且關于仿生膜在靶向位置的抗生素釋放問題極少有相關研究,即賦于仿生膜一些剌激響應功能幫助仿生載體更有效的實現抗生素釋放,這對于提升癌癥醫治效率是非常重要的性質,也是仿生膜納米載體功能化及實現智能響應仿生納米載體的未來發展方向?
6.血小板膜在仿生納米抗生素抗肺癌中的重要作用
血小板是由機體骨髓中成熟的巨核細胞胞質開裂出來的細胞碎片,在血液循環系統中主要起到止血和凝血,支持營養和修補血管內皮的作用,除此之外血小板在調控機體的寄主免疫和發炎反應過程中也發揮重要作用?現今有大量的實驗和臨床數據表明血小板在癌癥發生?發展?侵襲和轉移過程中具有重要作用,這主要是緣于癌癥細胞與血小板的互相作用,如右圖所示?首先癌癥細胞在穿過血管內皮步入血管后才能刺激活化血小板,從而介導黏附作用,比如腫瘤細胞可以高抒發P選擇素糖蛋白適配體1(PSGL-1),這是一種在白細胞表面常見的蛋白,它與活化的血小板表面的P選擇素具有高度親和力;個別癌癥細胞通過抒發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,誘導血小板活化與集聚?遭到刺激活化的血小板可以跟肺癌細胞直接接觸,產生一個集聚體幫助癌癥細胞在血液循環中免受自然殺傷細胞的監視和殺傷,血小板不僅直接與癌癥細胞發生化學作用外,還通過分泌多種生物因子如血管內皮生長因子(VEGF)?多巴胺?血漿素和內皮抑素等調控病變血管生成,因而支持癌癥的進展?據悉活化的血小板還可通過其內部的α顆粒釋放轉化生長因子β1(TGFβ1)來推動癌癥細胞的上皮向間充質轉化,這是癌癥細胞入侵和轉移極其重要的一步?盡管到目前為止,大多數研究都集中在血小板在腫瘤轉移和血管生成中的作用上,但近來的數據表明,血小板在癌癥發展中的作用正在擴大,尤其是其對放療耐藥性和腫瘤生長的潛在貢獻,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,推動癌癥細胞的生長,另外也有新的研究表明血小板在癌癥免疫抑制環境中發揮一定作用?
癌癥細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胞和血小板的形成?這種風波的聯合可以促使疾病病人體內的血小板增多和高凝狀態的產生?
鑒于血小板在癌癥環境中的各類生理和病理的重要作用,越來越多的科學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時間?提高其生物相容性?增強納米顆粒在病變部位的主動靶點能力等?顧臻等團隊就借助血小板膜表面高抒發的P選擇素和卵巢癌細胞表面的CD44受體的互相作用來賦于仿生載體主動靶點特點如圖8所示,仿生體系的內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層,之后在膜上嵌入一種癌癥壞死因子相關自噬絡合物(TRAIL)?以期才能實現在血小板膜介導的靶點作用下,通過TRAIL與癌癥細胞表面的自噬受體結合,啟動自噬訊號途徑,同時提高阿霉素在癌癥細胞內的大幅迸發,達到提高殺傷作用?
a)抗生素載體TRAIL-Dox-PM-NV的主要成份:TRAIL聯接在血小板衍生的膜上;Dox-NV?b)體內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-選擇素和癌癥細胞的表面CD44受體的特異性黏附,隨即觸發的TRAIL和Dox誘導的細胞自噬訊號通路?ⅰ)TRAIL和癌癥細胞表面的死亡受體DRs受體的互相作用觸發自噬訊號;ⅱ)載體的內吞;ⅲ)由溶酶體的堿性介導的TRAIL-Dox-PM-NV的解離;ⅳ)Dox的釋放和在核內的集聚;ⅴ)Dox觸發細胞的自噬。