腫瘤微環(huán)境響應(yīng)型納米凝膠遞藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展

許小藝，祁小樂，吳正紅

（中國藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京211198）

惡性腫瘤由于其旺盛的細(xì)胞代謝、分裂與增殖失控的特性，其生理特征與正常細(xì)胞顯著不同，主要體現(xiàn)在弱酸性、高還原性、低氧及某些特異性酶過度表達(dá)等方面。腫瘤組織這些特殊的微環(huán)境為研究靶向性更強、毒副作用更小的治療藥物提供了新的思路。過去的幾十年里，在腫瘤藥物遞送系統(tǒng)中，納米技術(shù)作出了重大的貢獻(xiàn)，而納米凝膠比其他常規(guī)納米載體顯示出更高的穩(wěn)定性[1]。納米凝膠是納米級別凝膠顆粒，存在三維溶脹的聚合物鏈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[2-3]，藥物包載于其中可以有效避免酶降解。其具備水凝膠的高含水量，可根據(jù)外界環(huán)境變化收縮或膨脹，和納米粒子的被動靶向性以及有較長的血液循環(huán)時間等特點。因而用納米凝膠為載體遞送抗腫瘤藥物有著良好的前景?；谀[瘤細(xì)胞獨特的微環(huán)境和納米凝膠的優(yōu)點，設(shè)計腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米凝膠，使其具備pH、活性氧、還原敏感以及酶、溫度及光熱響應(yīng)等特點。本文從不同的劃分角度將腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米凝膠分為生物環(huán)境響應(yīng)型、物理環(huán)境響應(yīng)型兩大類，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化，綜述了近幾年在這方面的研究進(jìn)展。

1 生物環(huán)境響應(yīng)型納米凝膠

根據(jù)腫瘤細(xì)胞微環(huán)境的獨特性，將pH 刺激響應(yīng)凝膠、還原響應(yīng)凝膠、活性氧刺激響應(yīng)凝膠、酶響應(yīng)凝膠統(tǒng)一劃分為生物環(huán)境響應(yīng)型納米凝膠。

1.1 pH 刺激響應(yīng)型納米凝膠

腫瘤細(xì)胞新陳代謝過快導(dǎo)致其分泌酸液過多，致使腫瘤細(xì)胞的pH 值低于正常組織和血液。血漿pH 值（pH 7.4）與腫瘤細(xì)胞外微環(huán)境（pH 6.5 ～ 7.2），以及溶酶體（pH 4.5 ～ 5.5）與內(nèi)涵體（pH 5.5 ～ 6.8）的pH 值[4-5]之間的顯著差異更是提供了良好的藥物釋放觸發(fā)條件。

而制備酸響應(yīng)納米凝膠的策略之一是在聚合物主鏈中通過酸不穩(wěn)定官能團(tuán)交聯(lián)藥物。這些納米凝膠降解的觸發(fā)基于pH 降低時納米凝膠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)酸不穩(wěn)定鍵的斷裂，比如腙鍵、酰胺鍵和原酸酯鍵[6]。包封的藥物的釋放由納米凝膠在低pH 下的快速降解產(chǎn)生。不同酸敏感基團(tuán)可在不同pH 環(huán)境中斷裂，使得藥物在腫瘤細(xì)胞外液或溶酶體、內(nèi)涵體中釋放發(fā)揮不同療效[1,6-7]。pH 響應(yīng)納米凝膠的另一個策略是酸性側(cè)鏈和（或）主鏈的官能團(tuán)形成交聯(lián)聚電解質(zhì)的聚合物[8]。這些基團(tuán)在高于聚合物網(wǎng)絡(luò)的pKa的pH 下電離。由于存在電離基團(tuán)的靜電排斥，水凝膠鏈狀結(jié)構(gòu)延伸，增加吸水量體積膨脹。

1.1.1 腫瘤胞外微環(huán)境響應(yīng)腫瘤組織代謝產(chǎn)生酸性副產(chǎn)物以及與細(xì)胞酸清除受損的高糖酵解活性的組合使得腫瘤胞外微環(huán)境pH 值達(dá)到6.5 ～ 7.2[9]。與正常細(xì)胞和血液環(huán)境（pH 7.4）相比，這種較低的腫瘤細(xì)胞外pH值已被用于促進(jìn)腫瘤細(xì)胞攝取藥物以及促進(jìn)抗癌靶向藥物的釋放[10]。

Du 等[11]制備了一種pH 響應(yīng)電荷轉(zhuǎn)換的納米凝膠，并分別測定了包載牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）和阿霉素（doxorubicin，DOX）的凝膠體外細(xì)胞內(nèi)的釋放量。實驗結(jié)果表明在pH = 6.8 條件下，由于酸響應(yīng)使得酰胺鍵迅速斷裂釋放出BSA。只需要0.5 h 即可釋放包載量80%的BSA，并且酸響應(yīng)導(dǎo)致的電荷轉(zhuǎn)換促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞對凝膠的胞吞。

Oh 等[12]將聚乙二醇?xì)ぞ厶墙又π纬?-二乙氨基丙基（3-diethylaminopropyl，DEAP），在生理pH 值下，自組裝制備成pH 響應(yīng)的納米凝膠，當(dāng)pH 值降低至腫瘤細(xì)胞外的pH 值(pH = 6.8)時，由于DEAP 的質(zhì)子化作用，納米凝膠結(jié)構(gòu)改變并從其中迅速釋放DOX，從而提高DOX 治療效果。張瀅等[13]用丙烯酸改性的葡聚糖作為交聯(lián)劑，與甲基丙烯酸二甲氨基乙酯反應(yīng)得到葡聚糖納米凝膠。該納米凝膠能夠在生理pH 條件下保持較小粒徑，有利于體循環(huán)，而在腫瘤微酸性環(huán)境刺激下觸發(fā)粒子膨脹，粒徑增大從而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)吞實現(xiàn)增加胞內(nèi)釋藥的目的。

1.1.2 腫瘤細(xì)胞內(nèi)涵體/溶酶體微環(huán)境響應(yīng)溶酶體為內(nèi)部呈酸性環(huán)境（pH 4.5 ～ 5.5）并含有多種水解酶的細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器，其在細(xì)胞膜修復(fù)、病原體防御、自噬和信號傳遞以及胞內(nèi)藥物釋放中起關(guān)鍵作用[14]。腫瘤細(xì)胞中的溶酶體比正常組織細(xì)胞中的溶酶體更多且體積更大[15]。內(nèi)涵體（pH 5.5 ～ 6.8）是細(xì)胞內(nèi)的一個泡狀細(xì)胞器，當(dāng)細(xì)胞連同自身的部分細(xì)胞膜內(nèi)吞入一個物質(zhì)（可以是病毒、蛋白等）時就會產(chǎn)生這樣的內(nèi)涵體。它存在于細(xì)胞質(zhì)中，但它內(nèi)部的物質(zhì)可以通過細(xì)胞特有的運輸系統(tǒng)向細(xì)胞核內(nèi)傳遞信號。而響應(yīng)性納米凝膠制劑通常通過內(nèi)吞作用被腫瘤細(xì)胞內(nèi)化，借助內(nèi)涵體/溶酶體的低pH 環(huán)境則能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的藥物釋放。然而，應(yīng)該注意的是，所有細(xì)胞（腫瘤細(xì)胞或正常細(xì)胞）的內(nèi)涵體和溶酶體都是酸性的，這需要高腫瘤靶向性和選擇性腫瘤細(xì)胞攝取以防止藥物潛在的副作用[16]。

Ju 等[17]制備了在不同pH 條件下，體積可膨脹-收縮可逆的納米凝膠載體系統(tǒng)。其由具有聚電解質(zhì)核心和交聯(lián)蛋白質(zhì)殼的全生物聚合物基納米凝膠組成，并將其用于DOX 的遞送研究。通過自由基聚合反應(yīng)，聚N-異丙基丙烯酰胺，N-賴氨酸-N'琥珀酰基殼聚糖（N-lysinal-N'-succinyl chitosan，NLSC）與N-N'亞甲基雙丙烯酰胺形成聚電解質(zhì)內(nèi)核，外層吸附BSA 形成性質(zhì)穩(wěn)定的納米凝膠。在溶酶體酸性條件下，NLSC 的氨基基團(tuán)質(zhì)子化，產(chǎn)生靜電排斥，納米凝膠高度膨脹，藥物得以釋放；同時溶酶體脹裂，納米凝膠進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。而胞質(zhì)中pH 較高，載體體積收縮回原始大小，且可進(jìn)入相鄰的腫瘤細(xì)胞發(fā)揮作用。該藥物載體系統(tǒng)可以深入滲透到腫瘤組織中，增加藥物的療效。

Seyfoori 等[18]通過結(jié)合多壁碳納米管（carbon nanotube，CNT）和pH 敏感納米凝膠的優(yōu)點，開發(fā)了多功能磁/pH 響應(yīng)納米混合系統(tǒng)，包載DOX 作為一般癌癥化學(xué)治療藥物模型。將殼聚糖納米凝膠涂覆在MnFe2O4磁性納米顆粒的表面上，隨后將它們沉積在官能團(tuán)化CNT 的表面上以形成共價鍵合的pH/磁響應(yīng)CNT。分析納米載體的性質(zhì)，載藥效率以及藥物釋放特性，發(fā)現(xiàn)官能團(tuán)化的CNT 有著溶酶體微酸環(huán)境響應(yīng)（pH 5.3）的特點。通過在不同時間間隔暴露于DOX 釋放上清液的U-87 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系的活/死測定，證明殼聚糖涂覆的磁性納米復(fù)合材料可以在一周內(nèi)產(chǎn)生更高的pH 響應(yīng)性和更高的藥物釋放。這種基于腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米載體載藥量更高同時也更加智能。Cuggino 等[19]通過沉淀/分散聚合法合成了具有不同N-異丙基丙烯酰胺/丙烯酸摩爾組成的聚（N-異丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸）納米凝膠（nanogel，NG）作為藥物遞送系統(tǒng)（drug delivery system，DDS）并以鹽酸阿霉素為模型藥物。動態(tài)光散射（dynamic light scattering，DLS）顯示，在模擬生理學(xué)環(huán)境條件下，NG 有良好的生物分散性。

此外，由于陽離子藥物與陰離子NG 的離子相互作用，NG 顯示出較高的藥物負(fù)載能力和效率。在37℃下的等離子體模擬培養(yǎng)基（pH = 7.4 和0.14 mol · L-1NaCl）下的藥物泄漏最小，在溶酶體環(huán)境模擬培養(yǎng)基（pH = 5和0.14 mol · L-1NaCl）下觸發(fā)藥物釋放。

然而由于內(nèi)涵體/溶酶體中存在大量水解酶，為了避免包載的小分子藥物、基因藥物、蛋白質(zhì)在內(nèi)涵體/溶酶體中釋放后被水解，如何借助在溶酶體膜上形成孔洞、質(zhì)子海綿效應(yīng)等機制[20-21]增強其溶酶體逃逸依舊是一個非常值得研究的問題。

1.2 還原響應(yīng)型納米凝膠

腫瘤細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽（glutathione, GSH）濃度是正常細(xì)胞的7 ～ 10 倍，而在正常細(xì)胞內(nèi)的GSH 濃度又是細(xì)胞外的GSH 濃度的200 倍[22]，因而腫瘤細(xì)胞內(nèi)是一個高還原性的環(huán)境。氧化還原響應(yīng)型納米凝膠具有優(yōu)異的藥物負(fù)載能力；通過增強的滲透性和保留效應(yīng)（enhanced permeability and retention effect，EPR）在腫瘤組織中的選擇性積累；可調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)還原條件下的快速藥物釋放等特點[23]。大多數(shù)氧化還原響應(yīng)的納米凝膠具有二硫鍵、琥珀酰亞胺-硫醚鍵等組分。

Tian 等[24]制備了由透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）交聯(lián)了聚（乙二醇）二縮水甘油醚和胱胺（cystamine，CYS）形成的凝膠。CYS 中的二硫鍵提供還原響應(yīng)特性，凝膠中負(fù)載的DOX 得以迅速釋放；而二硫鍵斷裂的同時納米凝膠尺寸顯著性增加從而損害了肌動蛋白絲并進(jìn)一步阻止其在胞質(zhì)內(nèi)的擴散和組裝，致使腫瘤細(xì)胞凋亡增強。這種綜合了生理刺激觸發(fā)的物理治療和藥物治療的方式也為惡性腫瘤的治療提供了新的思路。He 等[25]采用L-胱氨酸交聯(lián)制備甲氧基聚（乙二醇）（methoxy poly(ethylene glycol), mPEG）-聚（L-苯丙氨酸-共-L-胱氨酸）納米凝膠。通過以氨基封端的mPEG（mPEG-NH2）作為大分子引發(fā)劑，L-苯丙氨酸N-羧酸酐（L-phenylalanineN-carboxy anhydride，LP NCA）與L-胱氨酸N-羧酸酐（L-cystineN-carboxy anhydride，LC NCA）一步開環(huán)聚合（ring opening polymerization，ROP）形成凝膠。該多肽凝膠包載DOX 用于智能治療前列腺癌（prostate cancer，PCa）。實驗結(jié)果表明，標(biāo)記為NG/DOX 的負(fù)載納米凝膠顯示出GSH 誘導(dǎo)的凝膠腫脹和加速DOX 釋放的效果。 隨后，NG/DOX 顯示出有效的細(xì)胞內(nèi)攝取和腫瘤細(xì)胞增殖抑制特性。此外，NG/DOX 在體內(nèi)RM-1 PCa 移植小鼠模型中具有增強的抗腫瘤效力和安全性，表明其具有巨大的臨床治療潛力。

同樣地，結(jié)合腫瘤微環(huán)境的特點，還原響應(yīng)常與pH 響應(yīng)相結(jié)合，從而更好的對藥物的釋放速度和釋放位點進(jìn)行調(diào)控。徐杰等[26]制備了包載DOX 具有pH 和還原性雙響應(yīng)的黃原膠納米凝膠。以胱胺四酰肼做交聯(lián)劑，通過“一步法”與黃原膠反應(yīng)。凝膠中的游離酰肼基團(tuán)與DOX 的酮羰基反應(yīng)生成酸敏感的酰腙鍵，使得DOX 在到達(dá)腫瘤部位后迅速釋放；而胱胺四酰肼中的二硫鍵則在高GSH 環(huán)境下斷裂，破壞了凝膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，同樣促進(jìn)DOX 的快速釋放。

1.3 活性氧刺激響應(yīng)型納米凝膠

活性氧（reactive oxygen species，ROS）主要包括O2-、H2O2以及HO-[27]。其通常由線粒體電子傳遞和副產(chǎn)物產(chǎn)生，被用于正常細(xì)胞的細(xì)胞信號傳導(dǎo)[28]。在體內(nèi)各種抗氧化酶的作用下，ROS 水平維持穩(wěn)態(tài)。由于腫瘤細(xì)胞的增殖失控，其組織中血管尚未發(fā)育成熟，使得腫瘤組織處于缺氧狀態(tài)。腫瘤細(xì)胞的缺氧導(dǎo)致其組織內(nèi)ROS 濃度大于正常組織。因而靶向腫瘤細(xì)胞并具備ROS 響應(yīng)的藥物遞送材料得以運用。代表性材料如硫醚和含硒聚合物[29-30]，該類材料能在氧化條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水基團(tuán)從而發(fā)揮作用[31]。目前，關(guān)于ROS 刺激響應(yīng)型的納米藥物、微球以及聚合物研究較為成熟[32-34]，而ROS 刺激響應(yīng)型的納米凝膠研究則相對較少。

Chen 等[35]通過硫醇-烯點擊反應(yīng)設(shè)計并合成了一種pH 和ROS 雙響應(yīng)納米凝膠，以DOX 作為抗癌模型藥物。在有機堿催化劑存在下，3 種單體之間在“一鍋”中進(jìn)行共聚合，使用二丙烯酸酮作為酸不穩(wěn)定接頭（A2單體），3-巰基丙酸酯是交聯(lián)單元（B4 單體）。同時，mPEG-丙烯酸酯作為大分子單體，賦予納米凝膠良好的水分散性。得到的硫醚基團(tuán)可被氧化成更親水的鏈段，有利于加速縮酮鍵的水解。通過1H-NMR 和尼羅紅釋放實驗驗證了納米凝膠的pH 響應(yīng)和H2O2氧化作用響應(yīng)。Zhang 等[36]制備了一種ROS 響應(yīng)型PEG 化的多聚磷酸酯納米凝膠。多聚磷酸酯是活細(xì)胞中不可或缺的一部分，有良好的生物相容性，其與PEG 的交聯(lián)結(jié)構(gòu)賦予凝膠良好的穩(wěn)定性；而該納米凝膠具備硒化物基團(tuán)使其能響應(yīng)腫瘤細(xì)胞中較高濃度的H2O2，疏水的硒化物基團(tuán)被氧化成親水性硒酮基團(tuán)，誘導(dǎo)納米凝膠迅速溶脹從而使其包載在其中的抗癌藥物能夠有效釋放。

1.4 酶響應(yīng)型納米凝膠

在腫瘤細(xì)胞部位，有許多酶（例如蛋白水解酶，透明質(zhì)酸酶，脂肪酶，基質(zhì)金屬蛋白酶和纖溶酶）表達(dá)增加[37-39]。腫瘤細(xì)胞外環(huán)境中這些過表達(dá)的酶具有很強的吸引力，可以改善腫瘤細(xì)胞攝取，腫瘤組織的溶出和/或藥物釋放。因而利用酶響應(yīng)設(shè)計制備納米凝膠也是研究的熱點，其原理是在具有一定選擇性催化酶存在的條件下，利用局部酶的表達(dá)來觸發(fā)藥物遞送系統(tǒng)，而在不存在特定酶的情況下納米凝膠非常穩(wěn)定[16]。酶介導(dǎo)的納米凝膠遞送系統(tǒng)可以響應(yīng)腫瘤細(xì)胞外的酶環(huán)境，比如基質(zhì)金屬蛋白酶、透明質(zhì)酸酶等。

1.4.1 基質(zhì)金屬蛋白酶響應(yīng)型納米凝膠基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）是具有約24 種人類內(nèi)肽酶的家族，其共同起作用以降解許多蛋白質(zhì)的組分，包括細(xì)胞外基質(zhì)[40]，MMP 也稱基質(zhì)蛋白。MMP尤其是MMP-2 和MMP-9 參與許多癌癥的侵襲、浸潤和轉(zhuǎn)移[41]。Terada 等[42]最先利用MMP-2 特異性靶向腫瘤細(xì)胞，將其與PEG 化的脂質(zhì)體結(jié)合，利用酶特異切割作用使脂質(zhì)體被腫瘤細(xì)胞吸收。具有PEG 涂層在生理條件下能夠保護(hù)有效負(fù)載，穩(wěn)定納米凝膠，但是PEG鏈?zhǔn)`在表面上會降低腫瘤細(xì)胞對凝膠的攝取，導(dǎo)致治療效果降低，這就是所謂的“PEG 困境”[43]。為了解決這一問題，Choi 等[44]在制備PEG 包覆的多層納米凝膠時，在PEG 層與納米凝膠層引入MMP-2 可切割的肽接頭GPQGIWGQ，利用了腫瘤細(xì)胞外高表達(dá)的MMP-2 將其裂解，從而改善納米凝膠的選擇性細(xì)胞內(nèi)攝取。

Gordon 等[45]利用腫瘤細(xì)胞外增加的MMP-9濃度來誘導(dǎo)納米凝膠的表面轉(zhuǎn)換特性，在凝膠結(jié)構(gòu)上修飾MMP-9 可切割的PEG 肽綴合物mPEG（350）-GPLG↓LLGC（NH2），如圖1 所示。MMP-9水解底物除去PEG 屏蔽以顯示來自N-末端的多胺類表面。由于電荷轉(zhuǎn)換，空間穩(wěn)定性降低使膜相互作用增強，提高了腫瘤細(xì)胞對凝膠的攝取。進(jìn)入胞內(nèi)在GSH 刺激下，凝膠結(jié)構(gòu)中二硫鍵斷裂從而藥物在胞內(nèi)快速釋放。該凝膠能夠在MMP-9 存在下將其表面特性從被動聚乙二醇化顆粒轉(zhuǎn)化為活性胺修飾的顆粒。HeLa 細(xì)胞的共聚焦顯微鏡圖像顯示mPEG350-NG 的MMP-9“活化”后比未經(jīng)修飾的mPEG350-NG 有更大的細(xì)胞攝取，表明該納米凝膠能響應(yīng)癌癥相關(guān)蛋白酶實現(xiàn)刺激響應(yīng)攝取。

1.4.2 透明質(zhì)酸酶響應(yīng)型納米凝膠透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）是一種酸性黏多糖，其廣泛分布于人體內(nèi)，尤其是在結(jié)締組織和上皮組織中。而透明質(zhì)酸酶（hyaluronidase，HAase）則是用于降解HA 的酶家族。在乳腺癌、腦癌和膀胱癌中，HAase 的表達(dá)增加。Yang 等[46]通過甲基丙烯酸化策略制備含有酶敏感基團(tuán)的HA 載DOX 納米凝膠，在脂肪酶和透明質(zhì)酸酶的作用下納米凝膠可以解交聯(lián)。在2D 單層細(xì)胞模型和3D多細(xì)胞球狀體中，HA 凝膠作為藥物載體顯示出受體依賴性的細(xì)胞攝取和滲透；近紅外(near infrared, NIR)熒光成像實驗顯示納米凝膠可以顯著靶向腫瘤區(qū)域；體內(nèi)生物分布研究證明，與游離DOX 相比，HA 載DOX 納米凝膠增加了DOX 在腫瘤部位的積累，延長了DOX的循環(huán)時間。在H22 荷瘤小鼠模型上，該納米凝膠表現(xiàn)出優(yōu)秀的抗腫瘤效果[46]。這種靶向、生物相容和多酶可降解的HA 納米凝膠在癌癥治療的藥物遞送中具有巨大潛力。

2 物理環(huán)境響應(yīng)型納米凝膠

2.1 溫度響應(yīng)型納米凝膠

通常溫度響應(yīng)常與其他刺激響應(yīng)聯(lián)合使用。具有溫度響應(yīng)的化合物，其分子結(jié)構(gòu)通常含有酰胺、醚鍵和羥基等官能團(tuán)。代表性化合物如聚（N-異丙基丙烯酰胺）（poly（N-isopropylacrylamide），PNIPAM）、聚N，N-二乙基丙烯酰胺、聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯、聚環(huán)氧乙烷和聚乙烯吡咯烷酮等[47]。利用具備溫敏特性的化合物制備的納米凝膠能夠通過快速的體積改變對外界溫度變化作出響應(yīng)，在特定的溫度下發(fā)生非連續(xù)體積相轉(zhuǎn)變，這一溫度被稱為低臨界溶解溫度（low critical solution temperature，LCST）。當(dāng)溫度低于LCST 時，水凝膠處于溶脹狀態(tài)；當(dāng)高于該溫度時，水凝膠迅速失水收縮，從而顯示出對溫度的響應(yīng)性[48]。最常用的溫敏型化合物是PNIPAM，未經(jīng)修飾的PNIPAM 在純水中的LCST為32℃，與人體體溫相近。經(jīng)過適當(dāng)?shù)男揎?，可使其LCST 改變。

Xiong 等[49]制備了雙溫/pH 敏感的聚N-異丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸（poly（N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid），PNA）納米凝膠并將其作為DOX 載體。PNA納米凝膠LCST 受pH 值影響，在pH 7.4 時高于50℃，在pH 5.3 時為41℃，pH 6.8 時43℃。在生理條件下凝膠是親水的，但在溫度高于其LCST 時且正常組織之間存在的pH 差異使其經(jīng)歷雙溫度/pH 誘導(dǎo)的相變，該特征可讓腫瘤細(xì)胞選擇性地攝取DOX-PNA 納米凝膠，有利于在區(qū)域高溫治療下的腫瘤細(xì)胞內(nèi)化?？鼓[瘤藥物DOX 通過酸不穩(wěn)定鍵與PNA 共價結(jié)合，腫瘤細(xì)胞酸性觸發(fā)時裂解釋放其有效負(fù)載。DOX-PNA 納米凝膠能夠改善腫瘤靶向給藥，減少副作用，在高溫和化療聯(lián)合治療中有很大的應(yīng)用價值。Jiang 等[50]制備了Cy5.5 標(biāo)記的乳鐵蛋白（lactoferrin, Lf）結(jié)合的pH/溫度敏感磁性（Cy5.5-Lf-MPNA）納米凝膠。由于其pH 和溫度敏感性，在生理條件下，Cy5.5-Lf-MPNA 凝膠親水溶脹，延長了血液循環(huán)時間；在微酸環(huán)境下，疏水收縮使得凝膠更容易在腫瘤組織中積累并被內(nèi)化。此外乳鐵蛋白是膠質(zhì)瘤的有效靶向配體，提供活性腫瘤靶向的能力。在荷有原位膠質(zhì)瘤的大鼠中進(jìn)行的體內(nèi)研究結(jié)果表明，使用Cy5.5-Lf-MPNA 凝膠作為造影劑，能夠獲得高靈敏度和特異性的熒光成像。生物相容性實驗結(jié)果表明其具有良好的生物相容性[50]。該凝膠可用于細(xì)胞毒性檢測和組織病理學(xué)分析，有望成為臨床腦膠質(zhì)瘤的造影劑。

2.2 光熱響應(yīng)型納米凝膠

由于在腫瘤藥物靶向治療過程中，出現(xiàn)了多藥耐藥性（multidrug resistance，MDR）的問題。因此，近幾年來化學(xué)藥物治療聯(lián)合其他治療手段通常可用來提高抗腫瘤藥物的治療效果。高溫對腫瘤有一定的殺傷力且部分化療藥物有熱增敏效應(yīng)，因而光熱治療是近幾年腫瘤納米治療研究的前沿和熱點。光熱治療主要是利用光熱納米材料的被動或主動靶向性以及其在光照條件下能夠?qū)崿F(xiàn)對腫瘤部位有選擇性的加熱，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)部溫度過高，從而抑制腫瘤細(xì)胞的分裂或殺死腫瘤細(xì)胞；或者通過光熱效應(yīng)控制抗癌藥物從納米載體釋放，以及提高細(xì)胞膜的通透性，實現(xiàn)化學(xué)-光熱組合治療。常見的光熱納米材料主要有無機非金屬材料，如碳、硫化銅等；貴金屬納米材料，如金、鈀等；有機小分子材料，如吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）等；有機高分子材料，如聚苯胺、聚吡咯、聚多巴胺等[51]。

Chen 等[52]制備了一種能夠有效克服主要由藥物外排轉(zhuǎn)運蛋白（drug efflux transporter，DET）引起的腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性的凝膠。受到“特洛伊木馬”設(shè)計的啟發(fā)，利用生物相容性甲氧基聚（乙二醇）5k-嵌段聚（L-谷氨酸鈉鹽）200（PEG-PLE）、綠色熒光有機硅納米點（fluorescent silicone nanodots，OSiND）和可光降解的吲哚菁綠（ICG）這三個功能組件的簡單超分子自組裝制備了載DOX 光控納米凝膠（SiPING）。SiPING 作為一種多功能納米平臺能夠有效克服MDR 的“特洛伊木馬”的作用基于以下兩步法：第一步，由于DET 的存在，質(zhì)膜起到細(xì)胞的門的作用讓抗癌“士兵”（DOX）本身很難跨越。 “士兵”通過隱藏在具有適當(dāng)表面涂層（PEG-PLE）的“特洛伊木馬”納米凝膠內(nèi)部以逃避DET 的識別，借助小窩蛋白、網(wǎng)格蛋白和巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的胞吞途徑轉(zhuǎn)運到耐藥細(xì)胞內(nèi)，眾多的“士兵”廣泛分布在細(xì)胞質(zhì)中，有助于細(xì)胞核附近形成局部高濃度，成為進(jìn)一步將它們輸送到細(xì)胞核中的先決條件。第二步，利用光觸發(fā)使納米凝膠分解，大量“士兵”從凝膠中釋放進(jìn)入細(xì)胞核。長循環(huán)PEG-PLE 防止納米凝膠被質(zhì)膜上的DET 識別，以增加納米凝膠的腫瘤和細(xì)胞積累效率，可光降解的ICG 賦予凝膠可光活化可拆卸的光控制藥物釋放，以及熒光OSiND 作為橋接交聯(lián)其他兩種組分和作為探針進(jìn)行生物成像。Chen 等[53]用α-環(huán)糊精和偶氮苯官能團(tuán)化的透明質(zhì)酸、金納米雙環(huán)酰胺（gold nanobipyramid，AuNB）綴合的介孔二氧化硅納米粒子（mesoporous silica nanoparticle，MSN）制備了可注射光響應(yīng)可持續(xù)癌癥治療的納米凝膠藥物遞送系統(tǒng)。由于HA 對MSN 和在腫瘤細(xì)胞上過表達(dá)的CD44受體之間的特異性親和力，MSN 可以選擇性地附著于腫瘤細(xì)胞。利用α-環(huán)糊精和偶氮苯之間的熱響應(yīng)相互作用以及AuNB 的光熱性質(zhì)，在近紅外（NIR）輻射下原位自組裝成水凝膠。凝膠化后，載有藥物（DOX）的MSN 載體封閉在水凝膠的HA 網(wǎng)絡(luò)中，而由于腫瘤組織周圍透明質(zhì)酸酶（HAase）的上調(diào)，水凝膠中HA的進(jìn)一步降解將釋放來自水凝膠的MSN，然后可被腫瘤細(xì)胞攝取并將其藥物遞送至細(xì)胞核。該納米凝膠在腫瘤組織及其周圍提供了富含DOX 的微環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)長時間的釋藥，既整合了腫瘤組織化學(xué)療法和光熱療法的優(yōu)勢，又具備酶響應(yīng)的特點。

光熱治療是在外部光源照射下實現(xiàn)腫瘤熱殺傷的一種治療手段，但熱療溫度過高則不利于藥物的遞送，溫和熱療才能使化療藥物發(fā)揮最大的熱增敏作用。而溫度則是溫敏給藥系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素，如果能夠?qū)⒐鉄峒{米材料與溫敏材料相結(jié)合制備出溫度可調(diào)控的藥物釋放系統(tǒng)，就能夠達(dá)到聯(lián)合抗腫瘤、減少藥物使用劑量、降低系統(tǒng)毒性的效果。

3 展望

為了滿足更精準(zhǔn)智能的實現(xiàn)腫瘤組織內(nèi)藥物遞送，改善多藥耐藥問題，科研人員在腫瘤微環(huán)境響應(yīng)方面作出了堅持不懈的努力。而具備粒徑小、血液循環(huán)時間長、生物相容性好、生物可降解、載藥量高等優(yōu)點的納米凝膠在單一腫瘤微環(huán)境響應(yīng)和多重微環(huán)境響應(yīng)方面仍然有很大的發(fā)展和優(yōu)化的空間。制備響應(yīng)可逆性強、響應(yīng)靈敏度高、多重環(huán)境響應(yīng)相結(jié)合的納米凝膠將會是未來研究的主要方向。