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纳米载体在医药的应用
时间:2022-07-11


纳米药物载体概述

     纳米材料由于其表面效应、小尺寸效应和介电限域效应等性质对未来经济的发展和社会的进步有着十分重要的影响。纳米材料与块状材料相比,由于具有独特的物理、化学和光学等性质而被广泛应用。而纳米材料在分析检测、医疗等领域广泛,因此现代分析化学发展的前景是将纳米材料与生物技术的交叉融合。纳米药物载体是是指由纳米材料作为基本单元通过各种化学和物理手段将药物包裹、连接或吸附到纳米粒内外。用以调节药物释放速度,增加药物透过细胞膜的量、而且能改变药物的的布局、提高药物的生物利用度等。


纳米药物载体优势

     纳米药物载体是利用纳米粒子的小尺寸效应和表面效应改善人体对药物的吸收和人工控制药物的释放。生物体由于存在天然生物屏障,比如血脑屏障、血栓屏障、细胞膜屏障等,这些生物屏障不能吸收水溶性药物,从而使得药物达不到需要治疗的部位。纳米药物载体可以增加药物透过细胞的量,从而使药物发挥更大的疗效。与传统药物相比,纳米药物载体将药物包裹后,避免药物与胃蛋白酶的接触,提高药物的稳定性,尤其对易氧化药物和挥发性药物具有显著的优势。纳米药物载体一般有多层结构特性,选择生物相容性好的纳米载体材料,通过优化实验工艺,修饰纳米载体从而达到可控药物的释放速度与释放量,纳米药物载体可以延长药物进入体内后的半衰期,减少长期用药病人的次数和药量,同时降低药物对细胞的毒副作用,从而解决需长期用药病人的痛苦,比如患糖尿病的病人、患高血压的病人、患冠心病的病人的痛苦等。纳米药物载体可以连接配体、抗体、酶等靶向性物质后,具有主动靶向组织、器官和细胞,如阿霉素或者毒副作用较强的药物[11]等,通过纳米药物载体有效达到靶部位。

      纳米药物载体的目的就是使用纳米载体材料用来提高药物的治疗效果,降低药物对人的毒副作用,使药物具良好的稳定性、透过性和生物相容性。通过研究药物的释放机制,达到可控的药物释放的目的。

      纳米药物载体需要以下特征而被更好的应用,比如具有好的生物相容性、在生物体内可降解释放出减少毒性、提高细胞对药物的吸收、药物在体内的稳定性、延长药物在体内的作用时间、疗效增加、毒副反应小、在体内可对癌症细胞靶向作用。纳米药物载体的按形状分为纳米胶囊、 纳米微球、纳米微粒、纳米凝胶等。纳米药物载体按材料分为金属纳米材料、天然提取高分子纳米材料和化工合成高分子纳米材料等。金属类药物载体主要有金属金,天然提取的高分子纳米材料有壳聚糖。合成高分子纳米载体有PLGA。复合纳米药物载体材料主要是将以上的两种或两种以上物质加以组装,形成具有功能复合化的纳米药物载体。

[1]刘锦梅. 功能化纳米药物载体的制备及应用[D].南昌航空大学,2014.



皮肤功效成分纳米载体研究进展

      近年来研究表明,纳米载体可有效促进皮肤功效成分透过角质层,并显著增加功效成分皮肤滞留,同时,纳米载体能够有效改善难溶活性成分的水分散性,提高活性成分的稳定性,在皮肤疾病治疗和护肤美容等领域显示良好的应用前景。



皮肤功效成分纳米载体

      基于纳米载体的被动经皮给药,不会改变皮肤角质层结构,可避免破坏皮肤屏障功能,是理想的经皮给药方式。将皮肤功效成分制备为纳米载体,可有效促进功效成分透皮吸收,显著增加功效成分在皮肤病灶部位的滞留量,实现功效成分皮肤靶向输送。纳米载体具有良好的缓释、控释性能,可以在皮肤组织发挥储库作用,持续释放功效成分,更好发挥其疗效。同时,纳米载体能够有效改善难溶功效成分的溶解性和水分散性,避免其在放置过程结晶析出,提高功效成分在制剂中的含量。纳米载体能够有效提高光敏感、热敏感功效成分的稳定性,降低并消除刺激性功效成分对皮肤的副作用。同时,纳米载体可将多种功效成分进行共载负、共输送,实现不同功效成分的协同增效。


修复皮肤屏障功效成分纳米载体

     许多皮肤病与表皮屏障功能障碍有关,表皮屏障功能障碍会使皮肤丢失大量水分,导致皮肤干燥、敏感、瘙痒、龟裂等。研究表明,皮肤保湿功效成分纳米载体可以有效增加表皮含水量,恢复皮肤屏障功能,同时对慢性皮肤病如湿疹、特应性皮炎、银屑病等有预防和治疗的作用。

     透明质酸是活性表皮和真皮的重要基质成分,具有皮肤保湿和修复功效,但其分子量大,难以进入深层皮肤。研究表明透明质酸纳米结晶可以透过角质层进入真皮层,且对成纤维细胞和角化细胞没有明显毒性。

     神经酰胺是角质层皮脂和皮肤细胞间基质的主要成分,是皮肤屏障的重要功效成分。神经酰胺为高结晶性物质,应用于化妆品存在溶解度低、水分散性差、易结晶析出等问题。神经酰胺ⅢB 脂质体有效改善神经酰胺ⅢB 的溶解性和分散性,解决其易析出导致制剂不稳定的问题,同时显著提高神经酰胺ⅢB 的皮肤滞留量,有效改善小鼠皮肤水合能力。

     甘醇酸可增加皮肤细胞含水量,使皮肤具有良好的弹性和柔韧性,但其刺激性较强,外用涂抹时会产生刺痛或灼热感。甘醇酸脂质体可有效降低甘醇酸的皮肤刺激性,长时间作用于皮肤充分发挥其保湿功效。


抑制黑色素功效成分纳米载体

     黑色素的合成是一系列氧化反应的结果,酪氨酸酶是其中的关键酶。

目前应用的抑制黑色素功效成分通常是通过抑制黑素细胞增殖、抑制酪氨酸酶等相关限速酶活性以及抑制黑色素小体的迁移,从而达到美白效果。但是,这些功效成分在应用时存在溶解性和稳定性差,难以在皮肤高效滞留等问题。

     α-熊果苷遇光、强酸、强碱会分解为氢醌,纳米乳有效提高 α-熊果苷的稳定性,能使其迅速透皮吸收,并具有良好的皮肤滞留效果。苯乙基间苯二酚水溶性差,光照可转变成醌类等粉色物质,NLC可有效提高苯乙基间苯二酚光稳定性,显著降低其皮肤刺激性,采用激光共聚焦技术观察到 NLC 可递送功效成分进入小鼠黑色素瘤 B16 细胞,抑制黑色素小体迁移,

从而达到美白效果。

     光甘草定、紫檀茋、白藜芦醇、四氢姜黄素均是植物来源的美白剂,能有效抑制酪氨酸酶的活性,但都难溶于水,在制剂中难以添加到有效剂量,纳米载体显著提高功效成分载药量。LI 等以色素沉着豚鼠为模型,研究发现丹皮酚脂质液晶的功效与市售氢醌乳膏相当,皮肤刺激性小于氢醌乳膏及市售丹皮酚软膏。


抗氧化功效成分纳米载体

     许多慢性疾病和衰老都与人体内累积过多的氧自由基有关,及时清除过剩氧自由基是预防疾病和延缓皮肤衰老的有效手段。抗氧化功效成分具有清除氧自由基的作用,但在实际应用中存在稳定性差、生物利用率低、难以透皮吸收等问题。

     维生素 E 对光敏感且易被氧化,NLC 显著增强维生素 E 的稳定性,并使其在皮肤高浓度滞留达到高效保湿和抗氧化效果。辅酶 Q10 水溶性差,遇光易分解,NLC 可有效改善辅酶 Q10的水分散性和光稳定性,提升抗氧化效果。体外透皮实验证明,辅酶Q10 NLC的皮肤滞留量为其乳剂的10.11倍。

     羟基积雪草苷分子量大,难以被皮肤吸收,脂质体使羟基积雪草苷透过皮肤角质层滞留在表皮层和真皮层,避免其进入血液循环引发全身性不良反应。 α-硫辛酸水溶性差、易氧化且气味刺鼻,NLC 可同时解决这些问题,并使 α-硫辛酸在皮肤缓慢释放。多酚类、黄酮类、胡萝卜素类等天然活性成分均具有抗氧化和清除自由基作用,但大多存在溶解性低、稳定性差、难以透皮吸收的问题。研究表明,石榴皮多酚纳米乳可透过皮肤角质层进入真皮层,而石榴皮多酚溶液被阻隔在皮肤表面。棚皮素 NLC 可削弱角质层的屏障作用进入皮肤深处,其在表皮层和真皮层中。此外,柚皮素、番茄红素、叶黄素、迷迭香精油经过纳米载体包载均显著增强抗氧化功效。


祛痘功效成分纳米载体

     痤疮是一种发生于毛囊及皮脂腺的慢性炎症性皮肤疾病,易发于青春期。祛痘功效成分纳米载体通过调节雄性激素异常分泌、去角质化、抗菌抗炎及祛疤痕,对痤疮有预防和治疗作

用。同时,纳米载体有助于祛痘功效成分渗透至毛囊深处,在病灶部位高浓度滞留并缓慢释放,使祛痘效果更加显著。

     阿达帕林可调节表皮角质形成细胞的分化,在临床上适用于以粉刺、丘疹和脓疱为主要表现的寻常型痤疮治疗,但皮肤耐受性差。阿达帕林纳米凝胶可迅速渗透至皮脂腺深处并在病灶部位释放出功效成分,避免皮肤刺激。水杨酸可改善毛孔堵塞情况,抑制痤疮丙酸杆菌、金黄色葡萄球菌繁殖,用 NLC 包载水杨酸可避免其直接与皮肤接触,减少水杨酸直接作用皮肤产生红斑、瘙痒、刺痛等。

     罗勒油、丹参酮、黄芩苷、α-倒捻子素、水飞蓟素和灵芝三萜是从天然植物中提取的祛痘功效成分,具有良好的抗菌消炎作用,但均存在溶解性差、皮肤渗透性差的问题,纳米载体能增加祛痘功效成分在病灶部位的滞留量,提高疗效。α-倒捻子素高分子纳米粒在粒径约 400 nm 时能沉积在毛囊内发挥治疗痤疮的作用,痤疮患者使用 4 周后,痤疮面积明显减少。灵芝三萜纳米凝胶比其普通凝胶具有更好的抗菌抗炎效果,对大鼠背部的冻伤皮肤消肿、促进冻伤创面愈合的作用更好,且对正常皮肤没有刺激性。


生发功效成分纳米载体

     目前,临床上治疗病理性脱发的主要手段是局部使用生发功效成分,如非那雄胺、米诺地尔、度他雄胺、雄激素受体拮抗剂等,这些功效成分具有较大副作用,导致患者药物依从性较差。纳米载体可以促生发功效成分进入毛囊深处,同时减少头皮红肿、瘙痒、干燥、脱屑等不良反应。


防晒功效成分纳米载体

     防晒功效成分具有吸收或反射紫外线的作用,可有效预防紫外线对人体的伤害,减少光线性疾病和光老化的发生,然而普遍存在皮肤刺激性大、光稳定性差的缺点。纳米载体中 SLN、NLC 具有反射和散射紫外线的性质,可充当物理防晒剂与防晒功效成分协同增效,提高防晒效果。


多功效成分共输送纳米载体

      疾病的发生往往不是由单方面因素引起,多种功效成分相互协同、共同作用才能起到更好的治疗效果。许琦等发明一种含有润肤美白成分的纳米组合物,该纳米组合物含有苯乙基间苯二酚、抗坏血酸四异棕榈酸酯、维生素 E 等功效成分,具有抑制黑色素和抗氧化双重功效,美白效果显著。金向群等选用光甘草定、人参皂苷、玫瑰精油、植物鞘氨醇、神经酰胺Ⅲ、生育酚为功效成分,制备出具有美白祛斑功效带正电荷的水包油纳米乳霜,该纳米乳霜不仅能抑制黑色素生成、抗氧化,还能修复皮肤屏障,可以从多方面改善皮肤状况。

     纳米载体可将皮肤功效成分靶向输送,同时提高其稳定性和安全性,在经皮给药和化妆品领域显示良好的应用前景。

[1]陈丹,石丛姣,许琦,杨祥良,刘卫.皮肤功效成分纳米载体研究进展[J].医药导报,2018,37(06):673-678.



     微纳米载体技术是一种活性成分保护和输送技术,它采用具有良好生物相容性的材料形成微米或者亚微米载体,将存在应用瓶颈的油溶性或水溶性活性成分包裹入载体内部或吸附于载体的表面,针对的应用瓶颈包括溶解度低、易降解、易氧化、有异味、刺激性强、生物利用度低等。目前在医药、食品和化妆品领域,主要包括聚合物纳米颗粒,聚合物纳米胶 囊,脂质体,微胶囊,环糊精包裹,双层超细纤维胶束,微球,酵母包裹。

     纳米乳液与传统意义上的乳液一样,都是由油相、水相和乳化剂组成,其中一相(内相)以液滴的形式分散于另一相(外相)中,乳化剂在液滴的界面形成乳化剂层,在组成、结构和热力学上与传统乳液非常相似,纳米乳液的平均粒径更小(100-1000nm),这使得其外观相对来说更为澄清。

     相对于传统意义上的乳液和微乳液,纳米乳液在应用上具有更多的优点:首先纳米乳液比传统乳液的粒径更小,在存储过程中可以减小重力对体系的影响,防止体系分层,降低颗粒间聚集的趋势,稳定性更好;与微乳液相比,纳米乳液在制备时所使用的乳化剂量更小。

纳米乳液是一种优秀的经皮给药微纳米载体系统。相比于传统的乳液,纳米乳液较大的比表面积更促使活性成分透过皮肤;其较低的表面张力对其透皮也有作用;纳米乳液透光度和流动性非常好,保证其在应用时具有较好的外观与肤感;纳米乳液应用范围广泛,可用于膏剂、喷雾剂等剂型。

     固体脂质纳米粒(SLN)是采用可以负载活性成分的生物相容性高的固态脂质作为载体材料(天然的或合成的),粒径在50~1000nm之间的微纳米载体系统。该载体是从纳米乳液的发展出来的,使用固态脂质替换掉纳米乳液中的液态脂质,使得载体在体温下保持固态。与化妆品中常用的微纳米载体脂质体相同,SLN也具有较小的粒径,易于黏附于皮肤表面,并在皮肤表面成膜,提高皮肤含水量,并起到皮肤靶向作用。

     纳米结构脂质载体(NLC)是针对固体脂质纳米粒应用中存在的缺点改进而成的新型微纳米载药系统。与SLN不同的是,NLC是由固态脂质和液态脂质的混合物构成的,这种混合物在常温下也呈现固态。液态脂质加入固态脂质中后,可以高边固态脂质的结晶形式,产生晶格缺陷,这些晶格缺陷可以容纳活性成分,增加活性成分的负载量,避免活性成分在存储过程中发生渗漏现象,解决SLN在应用中可能存在的问题。

     NLC具有SLN所具有的大部分优势,但其相较于SLN,还有一些特殊的优点:NLC相较于SLN,活性成分的负载量更高;存储过程中稳定性较高,活性成分不容易呗挤出载体;NLC可以较好地控释活性成分,避免突释等现象发生。

[1]孙瑞. 白藜芦醇微纳米载体的制备与评价[D].东南大学,2015.







构建纳米载体的方法:




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