在納米藥載體中，納米微球作為一種新型載藥材料，近些年受到了越來越多的關(guān)注。而碳酸鈣制備成納米微球相對簡單，且碳酸鈣材料具有優(yōu)越的生物相容性，可生物降解，酸度響應(yīng)性等優(yōu)點。臨床上，利用碳酸鈣制備成納米微球用于載藥，可緩釋抗腫瘤藥物釋放，減少不良反應(yīng)，提高治療效果，具有比其他的無機材料更大的優(yōu)勢[2]。
在過去幾十年的研究工作中所設(shè)計的藥物載體通常只具有緩釋、環(huán)境響應(yīng)性、靶向性、聯(lián)合載藥等功能中的一到兩種，但如何將這些功能都集合在藥物載體之中，是近年來藥劑領(lǐng)域的研究重點之一。尤其是對于抗腫瘤藥物的設(shè)計，努力通過某些方式，將這些功能材料集合在同一藥物載體上，形成一種多功能的藥物載體[2]。
圖1 CaCO3 納米粒的掃描電鏡及透射電鏡圖[2]
問
碳酸鈣微球，能否形成一種多功能的藥物載體呢？
答案是肯定的。
例如，趙健輝等以具有pH響應(yīng)性的無機碳酸鈣、生物可降解且能提高碳酸鈣穩(wěn)定性的海藻酸鈉以及具有肝靶向作用的GA，制備一種殼核結(jié)構(gòu)同時具有緩釋、酸響應(yīng)性、靶向性、聯(lián)合載藥功能的新型復(fù)合納米載體，這給新型的納米給藥系統(tǒng)的深入研究提供了參考[2]。
圖2 GA-ALG-CaCO3NPs的掃描電鏡及透射電鏡圖[2]
01
納米碳酸鈣應(yīng)用于載藥領(lǐng)域的優(yōu)勢[8]
1.1安全性
由于碳酸鈣納米球擁有很好的生物相容可降解性，在酸性條件下分解后也不會形成二次人體毒性傷害，還可能有補鈣的效果，對人體不會造成任何的危害。
1.2功能性
碳酸鈣納米球具有多孔的構(gòu)造，它擁有比較高的比表面積，能夠高效加載腫瘤藥物，很適合作為藥物載藥材料，多孔的孔道可以方便調(diào)控腫瘤藥物的包載量和釋控性能。
1.3可行性
碳酸鈣的成本比較低廉，制備條件溫和，不會使用到有機溶劑，大大的減弱了人體毒副作用，開發(fā)以碳酸鈣為基礎(chǔ)的載藥系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用市場潛力，易于現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)。
02
載藥納米碳酸鈣制備
2.1載藥納米碳酸鈣制備[3]
2.1.1乳化技術(shù)法
主要使用反相微乳液技術(shù)，即用W/O微乳液液滴作為納米反應(yīng)器，將含鈣離子的水內(nèi)相與有機相混合，形成W/O微乳液，同時向體系中加入由碳酸鹽離子組成的水溶液，繼續(xù)混合直到形成CaCO3顆粒，而后用離心機分離納米顆粒。
2.1.2化學(xué)沉淀法
通過氯化鈣或硝酸鈣等水溶液中的鈣離子與碳酸鈉等水溶液中的碳酸根離子反應(yīng)來制備CaCO3納米顆粒。不同的因素，如均質(zhì)速度、Ca2+/CO32-比、表面活性劑和誘導(dǎo)劑的存在以及藥物的濃度都可能影響CaCO3納米粒子的粒徑和載藥率。如高均質(zhì)化速度會導(dǎo)致較高的機械剪切力，從而可以有效地減小粒徑。
2.2中空微球的制備方法[4]
2.2.1溶劑揮發(fā)法
溶劑揮發(fā)法是制備中空微球的常用方法。一般會使用2種溶劑混合溶解載體材料，常用的為乙醇/二氯甲烷的混合液，間或混合異丙醇、丙酮、乙醚等。微球固化干燥階段，在連續(xù)相中溶解度較高或揮發(fā)性更好的溶劑會較快擴散除去，使得乳滴外部聚合物析出、固化、沉積形成薄膜；而另一種溶劑緩慢擴散揮發(fā)，內(nèi)部聚合物隨之固化，由內(nèi)向外收縮，于中心處形成空腔。
2.2.2模板法
模板法的特點是殼層材料在氫鍵、靜電作用等方式的驅(qū)動下被吸附、固化到模板材料上，最后通過溶劑溶解、高溫煅燒、清洗等方法除去模板，得到中空微球?？梢宰瞿０宓牟牧嫌芯酆衔镂⑶颉⒈砻婊钚詣?、膠束、囊泡等。
2.3多孔微球的制備方法[4]
2.3.1溶劑揮發(fā)法
溶劑揮發(fā)法制備多孔微球的操作過程與中空微球制備過程基本一致，不同之處在于多孔微球的制備需要加入致孔劑，通過調(diào)節(jié)致孔劑的種類和濃度，可以得到合適孔隙率的多孔微球。
2.3.2懸浮聚合法
懸浮聚合法也是制備多孔微球常用的方法。在混懸劑的存在下，將聚合單體、引發(fā)劑、致孔劑懸浮于液相基質(zhì)中，進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)完全后將致孔劑除去，即可得多孔微球。反應(yīng)中常用的致孔劑為有機溶劑和線性聚合物。
03
納米碳酸鈣載藥研究進展
3.1納米碳酸鈣復(fù)合載體[5]
納米碳酸鈣因卓越的生物降解性、pH響應(yīng)性和生物相容性在藥劑學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注。pH值較低的環(huán)境，如腫瘤組織環(huán)境(約pH6.8)和細胞內(nèi)環(huán)境(約pH5.5)，納米碳酸鈣將會加速分解、快速釋放藥物，實現(xiàn)藥物在腫瘤環(huán)境中的選擇性釋放。
普通納米碳酸鈣多為片狀晶型的無規(guī)則聚集體，不適合用作載體。因此，有學(xué)者制備了多孔中空納米粒。多孔中空碳酸鈣納米粒(CCNPs)雖然增大了載藥量，卻易造成藥物泄露，易出現(xiàn)突釋現(xiàn)象，且在體內(nèi)易被清除。如果簡易修飾碳酸鈣表面，則易讓CCNPs在原本差異不大(指腫瘤環(huán)境與正常組織環(huán)境的pH差值)的人體環(huán)境中失去pH敏感性，失去該載體的特有優(yōu)勢。
殼聚糖(CS)因為具有良好的生物相容性、生物可降解性、低毒等特性，被廣泛用作藥物載體。CS還是少見的帶正電荷的糖類，可與帶負電的聚合物制備成具有良好生物相容性和pH響應(yīng)性的納米載體。聚甲基丙烯酸[PMMA]具有溶脹行為，這是因其羧酸根具有去質(zhì)子化/質(zhì)子化作用。另外，PMMA也具備生物相容性好的優(yōu)勢，在藥物緩控釋方面有重要應(yīng)用。
雷宇等用水溶性高分子聚乙烯毗咯烷酮(PVP)以及十二烷基磺酸鈉(SDS)做有機模板,制備出CCNSs，并對其表面進行修飾，并探究其性能。
實驗結(jié)果表明，LA-CS-PMMA-CCNSs的殼層具有很強的pH響應(yīng)性，通過改變pH值，可以控制納米球殼層的溶脹和收縮行為，在人體正常組織(pH=7.4)時，聚合物會收緊納米球，阻止空腔內(nèi)藥物釋放；當載體到達腫瘤組織外(pH=6.5)或進入癌細胞到達內(nèi)涵體(pH=5.5)，聚合物會伸展膨脹，同時碳酸鈣納米球開始分解，快速釋放藥物。這對于LA-CS-PMMA-CCNSs的載藥與釋藥是非常有利的。
3.2脂包被納米碳酸鈣[3]
脂包被碳酸鈣納米粒由內(nèi)層的碳酸鈣核和外層的陽離子殼組成，其碳酸鈣內(nèi)核能裝載RNA、pDNA、小分子藥物、多肽等，外層由雙層磷脂包被，同時可以通過聚乙二醇、靶向配體等多種分子進行表面修飾，形成水溶型核-殼結(jié)構(gòu)的納米粒。
這一設(shè)計使其在多方面具有良好的優(yōu)勢，首先，外層陽離子的存在使納米粒在弱酸條件下具有強大的質(zhì)子海綿效應(yīng)，并造成核內(nèi)體溶解，使裝載藥物迅速釋放；其次，脂包被碳酸鈣納米粒具有pH敏感特性，使其能夠在體循環(huán)中保持穩(wěn)定，同時在微酸的腫瘤微環(huán)境中迅速釋放藥物；最后，脂包被碳酸鈣納米粒具有良好的生物相容性和降解性。
趙鵬軒等成功構(gòu)建了共裝載阿霉素和miR-375的脂包被碳酸鈣納米粒，將其命名為LCC-DOX/miR-375納米粒。并對納米粒的體內(nèi)外藥物攝取、聚集、藥效進行了全面的評價，同時檢測了一些關(guān)鍵蛋白的表達水平。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過脂包被碳酸鈣納米粒同遞送阿霉素和miR-375能夠在細胞和動物水平增加藥物的聚集；發(fā)揮兩者的協(xié)同作用抑制肝癌細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移；同時，在一定程度上逆轉(zhuǎn)阿霉素的耐藥，并減輕阿霉素的心臟毒性。
3.3納米碳酸鈣作為基因載體[6]
在基因治療中，攜帶核酸藥物進入靶細胞載體的特性至關(guān)重要。與病毒載體相比，非病毒載體具有安全性高、免疫原性低、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點。然而，廣泛研究的非病毒載體生物相容性低并且存在毒性仍是一個主要的問題。在不同的非病毒基因傳遞載體的制備中，鈣磷與DNA共沉淀技術(shù)是一個較優(yōu)的選擇，其制備過程簡單，且復(fù)合物的生物相容性和生物降解性均較高，因此得到諸多運用。
Chen等制備了用于基因傳遞的納米CaCO3/DNA共沉淀物，并考察了Ca2+/CO32-比率對基因傳遞的影響。研究發(fā)現(xiàn)，CaCO3/DNA共沉淀物的大小主要由Ca2+/CO32-比率決定，基于CaCO3方法的基因表達與Ca2+/CO32-比率有關(guān)。DNA的包封率隨著Ca2+/CO32--比率的降低而增加。此外，與溶液轉(zhuǎn)染相比，固相轉(zhuǎn)染中的CaCO3/DNA共沉淀表現(xiàn)出較低的基因表達水平。
總體而言，由于其安全性、生物相容性以及降解緩慢，基于納米結(jié)構(gòu)的CaCO3基因傳遞系統(tǒng)在基因治療中有很好的應(yīng)用前景。
3.4納米碳酸鈣載體診療一體[6]
鈣納米材料可溶解并參與生物體的正常代謝，可克服其他材料的不良生物降解性和長期毒性等難題。通過將鈣納米材料與治療劑結(jié)合，可以實現(xiàn)多種治療方法，包括化學(xué)療法、基因療法、熱療法、光動力療法和放射療法等；將鈣納米材料與造影劑結(jié)合使用，可以用于各種成像與疾病診斷。
碳酸鈣以方解石、文石和球霰石等形式存在，其中球霰石型因其具有大孔隙率、高表面積以及能在相對溫和的條件下快速溶解的優(yōu)點，具有良好的藥物遞送前景。
具有多孔結(jié)構(gòu)的碳酸鈣晶體負載了阿霉素(DOX)，Au-DNA和Fe3O4@二氧化硅納米粒，具有較高的細胞攝取效率，且DOX與基因有效靶向在腫瘤部位，集生物醫(yī)學(xué)成像和藥物遞送于一體。
Abdullahi等開發(fā)了pH響應(yīng)的碳酸鈣納米晶用于多種化療藥物的遞送，具有高載藥率，并且能特異性將藥物遞送至腫瘤細胞，其在正常生理pH下藥物釋放較少，在模擬腫瘤微環(huán)境下釋放較完全。
Wu等在碳酸鈣載體的基礎(chǔ)上開發(fā)了由阿霉素和其他疏水性藥物組成的多組分遞藥系統(tǒng)，該雙重藥物負載的納米?？娠@著增強腫瘤細胞抑制作用，且對耐藥腫瘤細胞同樣具有良好的殺滅效果。
結(jié)語
藥物載體材料是藥物遞送系統(tǒng)最重要的組成部分，它的發(fā)展與應(yīng)用不僅關(guān)乎著傳統(tǒng)藥物療效的改進與提高，還有助于新藥的研究與開發(fā)、解決人類疾病治愈史上的疑難問題。目前藥物載體材料已成功地應(yīng)用于多種疾病的治療，但其仍存在一些問題有待解決，如何選擇合適的載體材料，如何把握藥物的釋放速度與藥物的穩(wěn)定性間的關(guān)系，如何提高載體材料的生物相容性和降解溶脹性，如何減小載體材料毒性，避免其副作用，如何使載體材料更好地參與人體新陳代謝，使其能更快地隨人體代謝產(chǎn)物排出體外等等[6]。
另外，藥物載體材料和相關(guān)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢可以總結(jié)為兩點。其一：使用合適的納米藥物載體包裹溶解性差但療效好的活性成分，使其在抵達作用部位前保持活性、維持穩(wěn)定，從而發(fā)揮療效。其二：制備納米藥物載體與具有特異性的藥物相結(jié)合，以得到具有靶向性和定量定時釋藥的納米智能藥物，從而解決癌癥、心血管等重大疾病的診斷和治療
