文章编号: 1000-1336(2011)03-0450-05靶脑型载药纳米粒子周如梅付爱玲李晓荣西南大学药学院，重庆 400716摘要：中枢神经系统(central nervous system, CNS)疾病严重影响人们的生活，给社会、家庭带来沉重负担。

CNS疾病治疗的瓶颈是血脑屏障(blood brain barrier, BBB)的存在，严重限制了药物从血液转运到CNS。

靶脑型纳米粒子的开发，是克服BBB的限制作用、发展治疗CNS疾病药物的一个有效途径。

新近发展的修饰技术，使蛋白质或肽、表面活性剂、脂类等生物分子与纳米粒子相偶联，产生了多种类型的靶脑型纳米粒子。

不同的纳米粒子尽管入脑机制不同，但均可以使药物在脑中聚集，达到治疗CNS疾病的目的。

关键词：纳米粒子；靶脑转运；血脑屏障中图分类号: R971我国罹患中枢神经系统(central nervous system, CNS)疾病人群数量每年都在增加，严重影响正常工作和生活质量。

人们致力于寻找、开发CNS疾病治疗药物，但是由于血脑屏障(blood brain barrier, BBB)的存在，严格限制这些治疗药物转运入脑。

BBB主要由脑毛细血管内皮细胞、基底膜和神经胶质细胞足突三层结构所组成，毛细血管壁内皮细胞存在紧密连接，形成类上皮组织的高阻力屏障，并且超过90％的微血管基底膜有星状细胞脚板包绕，严格限制大分子药物的通透，而不能发挥药效作用。

纳米粒子指由天然或合成的高分子材料制成的固体胶粒，粒径通常为1~1000 nm。

在药物研究中，纳米粒子可作为传导或运送药物的载体，并且可通透BBB[1]。

因此，若将化合物包裹在纳米粒子中，纳米载体可能协助化合物分子进入脑内。

这种纳米粒子携带药物入脑转运的方式，可能是治疗CNS疾病的一个有效途径。

然而，由于普通的纳米粒子在体内易被吞噬而快速降解，并且不能向脑内聚集。

为了使脑中有高浓度的药物，研究者将纳米粒子进行修饰，提高其稳定性和脑靶向性。

本文将对此方面新近研究进展做一综述。

一般认为，脑靶向性药物在每克脑的浓度应当高于注射量的2%[2]。

为实现此目标，靶脑型纳米粒子在组成上与其它纳米粒子有所不同，如蛋白质或肽修饰的纳米粒子、聚山梨酯80修饰的纳米粒子、固体脂类纳米粒子和磁性纳米粒子等。

尽管这些靶脑型纳米粒子均可以使药物在脑中聚集，但不同的纳米粒子入脑的机制不同。

1. 蛋白质或肽修饰的纳米粒子1.1 受体配体及受体抗体修饰的纳米粒子BBB是存在于神经元与血液之间的一个生理屏障。

BBB可选择性地允许一些脂溶性的小分子物质和内源性蛋白质进入脑内。

已知脑毛细血管内皮细胞上存在着一些蛋白受体，当蛋白质与其受体结合后，能以穿胞作用透过BBB进入脑内。

这些蛋白质包括转铁蛋白、低密度脂蛋白和胰岛素等。

以这些蛋白质或其受体的抗体修饰纳米粒子，可明显增加其脑靶向性[3,4]。

1.1.1 转铁蛋白修饰的纳米粒子在快速增殖细胞的细胞表面，如脑肿瘤细胞，尤其是胶质母细胞瘤，转铁蛋白受体高水平表达。

利用转铁蛋白修饰纳米粒子，可实现纳米粒子在脑肿瘤细胞中聚集。

首先使用生物素酰氯将聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)酯化，然后将这种异生物素化的聚乙二醇与聚乳酸收稿日期：2010-09-23教育部博士点基金项目(20090182120017)和西南大学科研基金专项(2120132111)资助作者简介：周如梅(1984-)，女，硕士生，E-m a i l：zhourumei1985@；付爱玲(1973-)，女，博士，教授，通讯作者，E-mail: Fuailing1008@；李晓荣(1974-) ，女，博士，副教授，E-mail: lxrqw@形成共聚物。

这种表面上含有生物素基团的聚乙二醇-聚乳酸共聚物，通过纳米沉淀技术与转铁蛋白偶联形成纳米粒子，经尾静脉注射入C6荷胶质瘤模型大鼠。

检测发现，修饰后的纳米粒子可浓集于脑部肿瘤区域，而未经转铁蛋白修饰的纳米粒子在脑内则几乎检测不出[5]。

1.1.2 低密度脂蛋白修饰的纳米粒子将载脂蛋白与聚甲氧基聚乙二醇-十六烷基氰基丙烯酸酯纳米粒子在室温孵育后，纳米粒子可快速通透体外培养的BBB模型[6]。

以载脂蛋白A-I包裹寡核苷酸载药纳米粒子，明显增加了CNS对纳米粒子的摄入。

机理研究表明，载脂蛋白是与BBB上的低密度脂蛋白受体结合后，与其修饰的纳米粒子以受体介导的内吞方式入脑[7]。

1.1.3 胰岛素和胰岛素受体抗体修饰的纳米粒子通过去溶剂化作用获得人血清白蛋白(human serum al-bumin, HAS)纳米粒子，通过连有N-羟基丁二酰亚胺(N-hydroxysuccinimide, NHS)和甲基丙烯醛(methyl ac-rolein, MAL)的聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)，NHS–PEG–MAL，将胰岛素和胰岛素受体抗体分别连接到HAS纳米粒子上，用这个纳米复合物携带镇痛药物洛哌丁胺入脑，以连有免疫球蛋白G的HAS纳米粒子作为对照组，尾静脉注射ICR大鼠，甩尾实验表明，与对照组相比，胰岛素和胰岛素受体抗体修饰的HAS纳米粒子可以透过BBB，并有明显的镇痛作用[8]。

1.2嗜神经多肽和蛋白修饰的纳米粒子自然界存在一些嗜神经的多肽或蛋白，它们对CNS具有高亲和力，如狂犬病毒糖蛋白、梭菌神经毒素等。

开发利用这些多肽，对CNS疾病的治疗有重要意义。

1.2.1 狂犬病毒糖蛋白衍生肽段修饰的纳米粒子已知狂犬病毒粒子表面糖蛋白(rabies virus glycoprotein, RVG)是病毒嗜神经性的主要组分。

研究表明，糖蛋白上的29个氨基酸的肽段(RVG29)具有与整个蛋白相似的组织亲和力。

开发利用这段多肽，将RVG29与纳米粒子结合，对CNS疾病的治疗有重大的意义。

通过NHS–PEG–MAL，将RVG29与聚乙二胺(polyami-doamine, PAMAM)树枝状聚合物构成的纳米粒子连接，形成PAMAM-PEG-RVG29复合物。

与未经修饰的PAMAM纳米粒子相比，PAMAM-PEG-RVG29复合物可将外源DNA靶向转运到脑组织中。

机制研究表明，脑BBB对PAMAM–PEG–RVG29/DNA复合物的摄取可被RVG29和γ-氨基丁酸(γ-amino butyric acid，GABA)所抑制，而不受乙酰胆碱受体拮抗剂或激动剂的抑制，并且由于BBB上不存在乙酰胆碱受体，提示RVG29可能与BBB上的GABA受体结合后，以受体介导的内吞作用，实现靶脑转运[9]。

1.2.2 梭菌神经毒素C末端片段修饰的纳米粒子从轴突末端到神经细胞体的逆向转运，是一个很重要的神经过程。

一些病毒和细菌病原体通过这个途径，侵染运动神经元。

通过这种转运途径，物质可以高效透过BBB[10]。

研究发现，梭菌神经毒素(clostridium neurotoxin, CNT)通过逆向转运方式转运到CNS。

CNT包括破伤风毒素和肉毒菌毒素的7个血清分型，它们具有相同的结构和功能单位。

破伤风毒分为A、B、C三个部分，对脑干神经和脊髓前角神经细胞有高度亲和力。

无毒的破伤风毒素C片段(fragment C of tetanus toxin, TTC)是破伤风毒素C末端的非毒性区域。

TTC有全毒素的一些特征，具有与神经元结合、内在化、逆向和跨突触转运的性质。

因此，利用TTC修饰纳米粒子可以实现高效转运。

将TTC通过中性链亲和素连接到PEG化的聚乳酸聚乙醇酸共聚物(polylacticcoglycolic acid，PLGA)上。

体外细胞试验表明，TTC-PLGA选择性靶向成神经瘤细胞，对肝细胞和内皮细胞没有靶向性[11]。

此外，用破伤风毒素和肉毒菌毒素的C末端区域分别修饰纳米粒子，与未经修饰的纳米粒子相比，对神经细胞的转染率提高了30倍[12]。

研究表明，TTC对神经节苷脂有高亲和性，神经节苷脂是破伤风的受体，特异性存在于神经元细胞表面，当TTC与神经元结合后，就会通过逆向途径，实现高效转运[13,14]。

1.3阳离子多肽或蛋白修饰的纳米粒子质膜是磷脂双分子层，带有负电荷，可以利用正负电荷的相互吸引作用，通过吸附介导，促进外源物质对BBB的通透率。

用阳离子多肽或蛋白修饰纳米粒子，可以促进纳米粒子的入脑转运。

用开环聚合方法合成PEG化多聚乳酸(polymer of lactic acid, PLA)纳米粒子，通过马来酰亚胺将阳离子牛血清白蛋白(cationic bovine serum albumin, CBSA)连接到PLA上，以若丹明b等作为荧光标记，牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)修饰的PLA和未经修饰的PLA作为对照组，尾静脉注射SD大鼠，CBSA修饰的PLA纳米粒子组，脑内荧光强度远远高于对照组[15]。

另外，用CBSA修饰PLGA纳米粒子，入脑浓度是未经CBSA修饰的PLGA的2.31倍，脾脏中，CBSA修饰PLGA的浓度仅是PLGA的0.29倍[16]，表明CBSA修饰的纳米粒子可以作为理想的靶脑转运载体。

2. 聚山梨酯80修饰的纳米粒子利用聚山梨酯80修饰的纳米粒子可成功地将治疗药物靶脑转运。

阿尔兹海默症是一种退行性CNS疾病，主要特征为记忆力和其他认知功能进行性减退。

利斯的明是一种可逆性的胆碱酯酶抑制剂，可用于阿尔兹海默症的治疗，但利斯的明的BBB通透率较低，使用剂量较大。

为得到靶脑转运的利斯的明，使用1％聚山梨酯80修饰的聚N -氰基丙烯酸正丁酯[poly(n-butylcyanoacrylate), NBCA]纳米粒子进行包裹。

动物研究表明，与未经修饰的纳米粒子相比，聚山梨酯80修饰的利斯的明的BBB通透率提高了3.82倍[17]。

另外，1％聚山梨酯80修饰的NBCA纳米粒子包裹阿霉素，静脉注射入荷神经胶质瘤模型大鼠体内，明显提高了大鼠的存活率[18]。

聚山梨酯80是一种表面活性剂，所修饰的NBCA纳米粒穿透BBB，其机理可能是通过载脂蛋白介导的胞吞作用[19]。

研究发现，聚山梨酯80包裹的NBCA，能将血浆中的载脂蛋白B和 E吸附到其表面，载脂蛋白能与脑内毛细血管内皮细胞上的低密度脂蛋白受体结合，借助受体介导的胞吞作用穿过血脑屏障进入脑组织。

3. 固体脂质纳米粒子脂质体和相关脂类常被用做药物载体。

新近发展的脂质纳米粒子是传统胶体载体，如乳剂、脂质体和多聚物的替代转运载体。

先进的连接技术出现了新型的固体脂质纳米粒如聚合物混合脂质纳米粒、纳米脂质微粒和长循环固体脂质纳米粒等。

由于固体脂质纳米粒子的低细胞毒性、高载药量和工艺易于放大等性质，使它比其他聚合物结构的纳米粒子更具有应用前景。