基于樹狀大分子的納米抗癌藥物研究進(jìn)展

朱靜怡，楊軍星，武明豪，黃 和

(1. 南京工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 南京 211800； 2. 天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院 國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300060)

近些年來，癌癥的發(fā)病率與死亡率不斷攀升，使其成為繼心腦血管等突發(fā)疾病之后的又一大人類健康殺手[1]。傳統(tǒng)治療癌癥的藥物具有一定的缺陷，基于癌細(xì)胞與體細(xì)胞的相似性，傳統(tǒng)抗癌藥物在殺死癌細(xì)胞的同時不可避免地對體細(xì)胞也具有殺傷作用，常伴隨的副作用如腎毒性、心臟毒性、肝毒性、骨髓抑制等[2]。因此，如何使藥物更高效地富集在腫瘤組織，如何更精確地定位到癌細(xì)胞且降低對正常細(xì)胞的傷害，成為了抗癌藥物研發(fā)的首要難題。而納米技術(shù)的興起，一類名為樹狀大分子(dendrimer)的新型納米級合成高分子進(jìn)入了研究者的視野，有望解決這一難題。

樹狀大分子，顧名思義是指結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)樹狀，且高度支化的合成高分子，其結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。樹狀大分子由三部分組成，即：小分子內(nèi)核、多分枝形成的內(nèi)部空腔、外圍功能基團(tuán)。獨特的樹狀分枝結(jié)構(gòu)使其外圍可進(jìn)一步發(fā)生聚合反應(yīng)以構(gòu)建代數(shù)更高的樹狀大分子或修飾新穎功能分子賦予其新的特性[4]。除此之外，形成的內(nèi)部空腔可包裹各類分子藥物或納米顆粒。基于其良好的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，可作為納米載體構(gòu)建不同類型的納米抗癌藥物，并結(jié)合各抗癌治療策略的特點實現(xiàn)腫瘤高效精準(zhǔn)治療[5-12]。

圖1 樹狀大分子的剖面圖[3]Fig.1 Anatomy of a dendrimer[3]

目前常見的癌癥治療方法包括：化學(xué)治療、基因治療、放射性治療、光熱治療及光動力學(xué)治療[13-17]。而這些治療類癌癥的抗癌藥物普遍存在缺陷，如：無組織特異性、腫瘤部位低富集量、對正常組織臟器毒副作用大等[2]。因此，為彌補典型的抗腫瘤藥物的缺陷，目前已有多種以樹狀大分子作為納米載體的納米抗癌藥物被開發(fā)出，并證實可明顯地提升其抗癌效應(yīng)?；跇錉畲蠓肿拥募{米抗癌藥物類型涵蓋化學(xué)抗癌藥物、基因抗癌藥物、放射性抗癌藥物、光熱治療藥物及光動力學(xué)治療藥物，它們分別具有不同的抗癌特性。因此，本文中，筆者對近年來基于樹狀大分子的各類納米抗癌藥物的構(gòu)建及其抗癌應(yīng)用進(jìn)行歸納，總結(jié)它們的特性和應(yīng)用的優(yōu)缺點，以期為構(gòu)建新型抗腫瘤藥物提供參考。

1 基于樹狀大分子的化學(xué)抗癌藥物

基于樹狀大分子的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，多分枝結(jié)構(gòu)形成了內(nèi)部空腔，終端官能團(tuán)可進(jìn)行多功能化修飾[18]。因此在腫瘤的化學(xué)治療方面，樹狀大分子常與小分子化學(xué)抗癌藥物結(jié)合，構(gòu)建基于樹狀大分子的化學(xué)抗癌藥物，其結(jié)合方式包括物理包裹[19]和化學(xué)鍵合[20]。

1.1 樹狀大分子物理包裹藥物

樹狀大分子由于其疏水性空腔可用于物理包裹多種疏水性化學(xué)抗癌藥物以實現(xiàn)藥物的持續(xù)性緩釋[21-22]。除此之外，親水性的化學(xué)抗癌藥物可與樹狀大分子表面官能團(tuán)經(jīng)氫鍵、范德華力及靜電吸引相互作用形成絡(luò)合物[18]，以實現(xiàn)藥物的有效負(fù)載。

Wang等[19]利用聚酰胺胺樹狀大分子作為納米平臺包裹抗癌藥物，實現(xiàn)癌癥的靶向治療。首先將熒光示蹤劑異硫氰酸熒光素(FI)和靶向試劑葉酸(FA)修飾在氨基終端的第5代(G5)聚酰胺胺樹狀大分子(PAMAM)表面，其次通過乙?；磻?yīng)來中和樹狀大分子表面剩余氨基，得到多功能化樹狀大分子(G5.NHAc-FI-FA)納米平臺，最后將抗癌藥物2-甲氧基雌二醇(2-ME)包裹進(jìn)G5.NHAc-FI-FA中，基于FA的修飾，形成的G5.NHAc-FI-FA/2-ME絡(luò)合物可將化學(xué)抗癌藥物2-ME定向遞送至高葉酸受體表達(dá)(FAR)的癌細(xì)胞。每個樹狀大分子能包裹約3.7個2-ME，且表現(xiàn)出良好的水溶性和穩(wěn)定性。形成的G5.NHAc-FI-FA/2-ME絡(luò)合物能實現(xiàn)抗癌藥物2-ME的持續(xù)緩釋。構(gòu)建的納米抗癌藥物能特異性地靶向高FAR癌細(xì)胞且能實現(xiàn)靶向癌細(xì)胞特異性治療。這類多功能樹狀大分子可以用作一般藥物載體包封各種抗癌藥物，用于不同類型癌癥的靶向治療。

在這基礎(chǔ)上，Zhu等[23]將修飾有螯合劑2,2′,2″-(10-(2-(2,5-二氧代吡咯烷-1-氧基)-2-氧乙基)-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7-三)三乙酸(DOTA)并螯合釓(Gd)離子的功能化聚酰胺胺樹狀大分子包裹阿霉素(DOX)用于癌細(xì)胞的靶向治療。在該方法中，首先將螯合劑/釓(Gd)離子和聚乙二醇化的葉酸(PEG-FA)修飾到樹狀大分子表面，形成負(fù)載有釓離子的納米平臺，之后利用樹狀大分子特有的空腔結(jié)構(gòu)將DOX載入其中，構(gòu)建出G5.NHAc-DOTA(Gd)-PEG-FA/DOX絡(luò)合物，實現(xiàn)DOX的有效緩釋(圖2)。經(jīng)葉酸修飾的納米抗癌藥物會定向遞送DOX至高葉酸受體表達(dá)的癌細(xì)胞中，并與之特異性結(jié)合。結(jié)合釓離子(Gd3+)的MR成像功能，該納米抗癌藥物既具有體外抗癌活性又可靶向癌細(xì)胞呈現(xiàn)MR顯像特性。體外良好的MR成像及治療效果為后期體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)成像及抗腫瘤治療奠定基礎(chǔ)，也為實現(xiàn)臨床應(yīng)用提供可能。

圖2 G5.NHAc-DOTA(Gd)-PEG-FA/DOX絡(luò)合物的合成路線[23]Fig.2 Schematic illustration of the synthesis of G5.NHAc-DOTA(Gd)-PEG-FA/DOX complexes[23]

目前構(gòu)建的基于樹狀大分子物理包裹的化學(xué)抗癌藥物能實現(xiàn)小分子藥物的有效緩釋，在體內(nèi)血液循環(huán)過程中能保留較多DOX以避免對正常組織臟器的損傷，且提高了小分子藥物的水溶性及穩(wěn)定性。但存在載入的疏水性化學(xué)藥物劑量有限的缺點，因為過量載入的疏水性藥物易從載藥體系中析出。

除此之外，物理包裹納米載藥體系由于樹狀大分子載體與小分子藥物的相互作用力較弱，易在復(fù)雜的體內(nèi)環(huán)境中提前釋放出，從而對正常組織臟器具有毒副作用。因此，構(gòu)建基于樹狀大分子的物理包裹抗癌藥物在藥物包封量及體內(nèi)穩(wěn)定性方面仍待改進(jìn)，這也為構(gòu)建新型樹狀大分子包裹抗癌藥物提供了思路。

1.2 樹狀大分子化學(xué)鍵合藥物

樹狀大分子的外圍基團(tuán)具有可修飾性，因此可利用共價鍵合法負(fù)載化學(xué)抗癌藥物。與樹狀大分子物理包裹藥物相比，樹狀大分子化學(xué)鍵合的藥物在體內(nèi)的化學(xué)穩(wěn)定性較強，能特異性地結(jié)合腫瘤部位，以此可構(gòu)建具有刺激響應(yīng)性的功能化樹狀大分子化學(xué)鍵合藥物[4,18]。

為解決小分子抗癌藥物喜樹堿(CPT)治療癌癥效果不佳的難題，F(xiàn)ox等[24]發(fā)現(xiàn)CPT共價鍵合的聚合物可提高CPT的溶解度、增加血液循環(huán)時間、增強腫瘤吸收且可顯著提升藥物療效，因此其團(tuán)隊將CPT與天冬氨酸修飾的PEG化的聚賴氨酸(PLL)樹狀大分子共價鍵合。構(gòu)建的藥物共價鍵合納米材料分子量為4.0×104，且每個樹狀大分子可載入質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%～6%的CPT。CPT共價鍵合的功能化樹狀大分子具有長達(dá)(30.9±8.8) h的血液循環(huán)半衰期和組織注射量(4.2±2.3)%的腫瘤攝取量。而純的CPT在血液循環(huán)30 min后，血液中的存留量就低于1%，CPT在腫瘤的富集量也只有組織注射量的(0.29±0.04)%。在對小鼠接種人類結(jié)腸癌(HT-29)腫瘤模型治療效果方面，PEG化的PLL-CPT與未經(jīng)藥物處理及經(jīng)臨床治療結(jié)腸癌常用藥物伊立替康處理相比，PEG化的PLL-CPT納米藥物具有更高的治療效率。除此之外，PEG化的PLL-CPT納米藥物能顯著延長荷瘤鼠的存活率。

Zhu等[26]基于功能化樹狀大分子構(gòu)建了新型納米診療藥物，首先，將FI、PEG-FA修飾的樹狀大分子作為載體，再次，以PEG為介質(zhì)，將α-維生素E琥珀酸酯(α-TOS)通過PEG共價鍵合至功能化樹狀大分子載體平臺表面，最后，包裹金納米粒構(gòu)建新型集CT成像及化學(xué)治療為一體的納米抗癌藥物，且其在體內(nèi)及體外具有比純α-TOS更高的治療效率。之后，Zhu等[25]又研究其抗癌機制，發(fā)現(xiàn)構(gòu)建的α-TOS共價鍵合的功能化樹狀大分子包裹金納米顆?？烧T導(dǎo)癌細(xì)胞產(chǎn)生出比純α-TOS更高的活性氧(ROS)含量，活性氧的產(chǎn)生可有效促進(jìn)癌細(xì)胞死亡。

目前基于樹狀大分子的化學(xué)鍵合藥物被研究得較多，因其具有良好的體內(nèi)穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)藥物的良好遞送，同時這類藥物能根據(jù)腫瘤區(qū)域獨特的生理特性進(jìn)行刺激響應(yīng)，釋放提升腫瘤部位的藥物富集，因而被廣泛研究。但這類藥物仍存在不足之處：樹狀大分子的化學(xué)鍵合的藥物水溶性會受小分子抗癌藥物的影響，在較大程度上提升藥物負(fù)載量的同時會降低藥物整體的水溶性及穩(wěn)定性，長時間放置的化學(xué)納米藥物易沉淀。因此，構(gòu)建新型的化學(xué)鍵合藥物，在提升藥物負(fù)載量的同時提升其水溶性及穩(wěn)定性是以后發(fā)展的方向，有待研究完善。

2 基于樹狀大分子的基因抗癌藥物

基因治療是從基因根源入手定向地糾正、補償缺陷基因進(jìn)而恢復(fù)細(xì)胞正常功能的有效手段[27]。癌癥的發(fā)生、發(fā)展涉及較多的是基因，因此如何高效修正癌癥關(guān)聯(lián)基因，誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡是癌癥基因治療亟待解決的問題。目前涉及基因治療的方法主要有DNA治療[28]、小干擾RNA(siRNA)治療[29-30]及反義寡核苷酸治療[31]。近年來基于樹狀大分子的基因遞送體系已開發(fā)出不少案例，樹狀大分子能被作為良好的載體較多地用于基因遞送體系，究其原因在于：①氨基終端的樹狀大分子屬于陽離子型聚合物，附帶正電荷，能與帶負(fù)電的核酸(DNA/RNA)分子通過靜電作用結(jié)合，有利于其被癌細(xì)胞吞噬；②樹狀大分子負(fù)載核酸分子后能將核酸分子有效壓縮，使其粒徑極大減小，有利于其進(jìn)入細(xì)胞。除此之外，核酸被包裹在樹狀大分子空腔內(nèi)，可保護(hù)核酸分子免受核酸酶的降解[6]。

Hou等[32]為了研發(fā)出既具有良好生物相容性又有高基因轉(zhuǎn)染效率的攜帶質(zhì)粒DNA(pDNA)/小干擾RNA(siRNA)的遞送載體，將樹狀大分子包裹金納米顆粒(Au DENPs)并部分修飾聚乙二醇單甲醚(mPEG)，將其作為非病毒pDNA/siRNA遞送載體(圖3)。在該方法中，pDNA能編碼熒光素酶(Luc)或增強綠色熒光蛋白(EGFP)，選用的Bcl-2 siRNA能使Bcl-2蛋白表達(dá)沉默，最主要的原因是pDNA和Bcl-2 siRNA能成功地包載入部分PEG化的Au DENPs中，并高效遞送至宮頸癌HeLa細(xì)胞中。通過系統(tǒng)地改變樹狀大分子表面修飾的mPEG鏈長及包裹的AuNPs的組成，來探討它們對基因遞送體系的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞毒性和pDNA或siRNA遞送效率的影響。結(jié)果表明，mPEG的修飾及金納米粒的包裹能極大提高熒光素酶和綠色熒光蛋白的編碼，或使Bcl-2蛋白表達(dá)沉默。其中，分子量為2 000的mPEG修飾的樹狀大分子包裹的金納米粒({(Au0)50-G5.NH2-mPEG2K} DENPs)在所有設(shè)計的部分PEG化的Au DENPs中具有最高的DNA或siRNA遞送效率，其熒光素酶轉(zhuǎn)染效率在N/P摩爾比為5∶ 1的情況下，是純G5.NH2樹狀大分子的292倍；且Bcl-2蛋白能被該體系沉默至15%，以純G5.NH2樹狀大分子轉(zhuǎn)染的表達(dá)水平為100%為對照。該體系能提高pDNA/siRNA轉(zhuǎn)染效率，且其毒性較低，這種PEG化的AuDENPs在pDNA及siRNA的遞送應(yīng)用中具有較好的應(yīng)用前景。

圖3 部分PEG化的樹狀大分子包裹金納米粒的合成示意圖[32]Fig.3 Schematic illustration of the preparation of partially PEGylated Au DENPs[32]

由于樹狀大分子具有良好的平臺作用，將功能化的樹狀大分子作為基因傳遞載體極大地提高了基因傳遞效率。但基于樹狀大分子的基因抗癌藥物仍存在缺點。因為目前常用的基于樹狀大分子的基因抗癌藥物運用的多數(shù)為陽離子型樹狀大分子，雖然它們能提高基因的有效負(fù)載，但也會產(chǎn)生一定的細(xì)胞毒性及體內(nèi)免疫反應(yīng)，因此這類樹狀大分子的基因抗癌藥物只是在一定應(yīng)用濃度范圍內(nèi)具有良好的生物相容性。如果將陽離子型樹狀大分子表面進(jìn)行部分功能化修飾以提高其生物相容性，雖然能降低內(nèi)源性陰離子物質(zhì)的非特異結(jié)合作用，但這樣做則會降低基因遞送系統(tǒng)的細(xì)胞攝取效率，從而使基因轉(zhuǎn)染效率降低。因此，開發(fā)出新型的功能化樹狀大分子基因遞送系統(tǒng)，在提升其體內(nèi)生物相容性的同時提高基因轉(zhuǎn)染效率仍然是研究熱點，需進(jìn)一步深入研究。

3 基于樹狀大分子的放射性抗癌藥物

癌癥的核醫(yī)學(xué)治療通過放射性核素在衰變過程中發(fā)射出的射線來有效地殺死癌細(xì)胞[33]。常見的放射性核素包括锝-99m(99mTc)、銦-111(111In)、鎵-67(67Ga)、鉈-201(201Tl)及碘-131(131I)等自然界中存在的元素同位素。雖然這些放射性元素具有較高的靈敏度及治療效率，能進(jìn)行有效的腫瘤放射治療，但是由于放射性核素屬于小分子物質(zhì)，無法在體內(nèi)實現(xiàn)長時間循環(huán)，大大降低了腫瘤治療效果，而且這些放射性元素在體內(nèi)無組織特異性，易對正常組織臟器產(chǎn)生輻射危害[34]。因此，將小分子放射性核素與樹狀大分子結(jié)合，構(gòu)建基于樹狀大分子的放射性抗癌藥物是目前研究熱點，已有相關(guān)研究者研發(fā)出相應(yīng)的抗癌藥物。

Zhu等[15]以第五代聚酰胺胺樹狀大分子為載體，將3-(4-羥基苯基)丙酸N-羥基琥珀酰亞胺酯(HPAO)和聚乙二醇化的葉酸(PEG-FA)修飾在其表面，其中以HPAO作為橋梁進(jìn)行131I的標(biāo)記，構(gòu)建的功能化樹狀大分子標(biāo)記載體(G5.NHAc-HPAO-PEG-FA)，平均每個樹狀大分子上負(fù)載有9.4個HPAO，具有良好的生物相容性，且能與FAR表達(dá)的癌細(xì)胞特異性結(jié)合?；贖PAO的苯酚結(jié)構(gòu)，放射性131I能夠有效地標(biāo)記于修飾有HPAO的功能化樹狀大分子表面，具有較高的放射性穩(wěn)定性和放射性化學(xué)純度，其具有良好的靶向FAR腫瘤核醫(yī)學(xué)成像及放射性治療的功效。相同時間段內(nèi)，經(jīng)131I-G5.NHAc-HPAO-PEG-FA放射性藥物處理后的荷瘤鼠腫瘤生長速率低于其他藥物。這種將樹狀大分子納米技術(shù)與放射性核素結(jié)合的策略為新型放射性抗癌藥物的構(gòu)建指明了方向。

在Zhu等研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，Zhao等[35]進(jìn)一步將氯毒素(CTX)修飾在功能化樹狀大分子表面，其以馬來酰亞胺和琥珀酰亞胺封端的聚乙二醇(MAL-PEG-SVA)作為中介，將CTX-SH通過巰基與MAL-PEG-SVA的馬來酰亞胺共價鍵合實現(xiàn)CTX的橋連。CTX的修飾能使功能化樹狀大分子與基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)過表達(dá)的癌細(xì)胞靶向結(jié)合，可實現(xiàn)對神經(jīng)膠質(zhì)瘤的靶向特異性成像和放射性治療。

目前基于樹狀大分子的放射性抗癌藥物發(fā)展趨勢良好，通過靶向試劑的修飾，構(gòu)建的功能化樹狀大分子能夠有效提高放射性標(biāo)記物在腫瘤處的富集。相較于傳統(tǒng)的放射性治療，功能化的放射性抗癌藥物提高了放射性核素在體內(nèi)血液循環(huán)的時間，對正常組織臟器的輻射作用有了很大幅度的減少，但由于納米材料的特定粒徑分布(0.1～100 nm)，導(dǎo)致它們較易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(reticulo-endothelial system,RES)所攝取，且其抗蛋白吸附能力較弱。因此，如何降低網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對功能化的放射性抗癌藥物的攝取量，提高其抗蛋白吸附能力仍然是目前亟待解決的問題，有待優(yōu)化改善。

4 基于樹狀大分子的光熱治療藥物

光熱治療作為一種新興的腫瘤治療方法，是將具有高光熱轉(zhuǎn)換效率的材料注入體內(nèi)，在近紅外光輻照下將光能轉(zhuǎn)換為熱能，在光熱材料富集處產(chǎn)生局部高溫，使腫瘤部位升溫至41～45 ℃，對細(xì)胞核內(nèi)部DNA、RNA和蛋白質(zhì)造成不可逆的損傷[36-37]。再結(jié)合靶向識別技術(shù)提高材料在腫瘤部位富集量，可進(jìn)一步提高光熱治療效率，以達(dá)到腫瘤定向治療的目的?；诔Ｒ姷募{米光熱材料存在靶向特異性較差的缺陷，目前研究者將樹狀大分子與光熱材料有機結(jié)合，通過樹狀大分子納米技術(shù)改善納米光熱材料性能。

Zhou等[38]以功能化樹狀大分子作為模板構(gòu)建光熱治療試劑，基于樹狀大分子內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)可用于包裹金屬納米顆粒，根據(jù)這一特性構(gòu)建樹狀大分子包裹金屬納米光熱材料，包括：硫化銅(CuS)、鉑(Pt)和鈀(Pd)金屬納米顆粒，其具有小于5 nm的尺寸且顯示了良好的光熱轉(zhuǎn)化效果。他們以構(gòu)建的樹狀大分子包裹鉑納米光熱材料作為優(yōu)化的光熱試劑，進(jìn)一步分別修飾反式激活轉(zhuǎn)錄激活子(TAT)和環(huán)狀精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)肽，可實現(xiàn)較高的癌細(xì)胞攝取及靶向腫瘤遞送效果。通過修飾熒光探針Cy5.5來進(jìn)行納米光熱材料在體內(nèi)的實時成像并追蹤納米顆粒的分布。體內(nèi)研究結(jié)果表明，RGD修飾的樹狀大分子包裹鉑納米光熱材料在近紅外光輻照下有效地延緩了腫瘤的生長。TAT肽和RGD肽的修飾表明，通過靶向分子的介導(dǎo)，他們均可實現(xiàn)癌細(xì)胞的高量攝取?；贑y5.5的熒光示蹤，靶向試劑修飾的樹狀大分子包裹鉑納米光熱材料在腫瘤處具有較高的熒光信號。與非靶向試劑修飾的樹狀大分子包裹鉑納米光熱材料相比，靶向試劑修飾的樹狀大分子包裹鉑納米光熱材料在肝臟和脾臟中的熒光強度明顯減弱，證明其能夠減少在肝臟及脾臟中的分布。

Wei等[39]將RGD修飾在第三代聚酰胺胺樹狀大分子的端位，并以其為平臺穩(wěn)定納米金星(Au NSs)絡(luò)合siRNA用于腫瘤靶向CT成像、光熱/基因治療，結(jié)果表明：RGD-Au DSNSs能特異性地遞送siRNA至αvβ3過表達(dá)的腫瘤細(xì)胞，且構(gòu)建的納米復(fù)合體系根據(jù)其穩(wěn)定的納米金星可進(jìn)行高效光熱治療，在近紅外光輻照下，經(jīng)過RGD-Au DSNS/siRNA絡(luò)合物處理后的細(xì)胞活性為20.2%，明顯低于只經(jīng)光熱治療及基因治療的癌細(xì)胞活性，并且在體內(nèi)實驗中其仍能實現(xiàn)腫瘤部位的高效光熱/基因治療。

Chung等[40]合成卟啉類樹狀大分子并用于包裹金納米殼實現(xiàn)腫瘤的光熱及光動力聯(lián)合治療。構(gòu)建的卟啉類樹狀大分子包裹金納米殼可有效誘導(dǎo)癌細(xì)胞產(chǎn)生活性氧，從而提升其光熱/光動力治療效率。形成的帶有負(fù)電的卟啉類樹狀大分子顯示出了高的光動力效率，樹狀大分子的楔形結(jié)構(gòu)不僅能有效分離光功能性卟啉而且還能在較高濃度下抑制卟啉分子淬滅。

目前構(gòu)建的基于樹狀大分子的納米光熱材料雖然能夠有效地提高光熱材料在腫瘤處的富集及光熱治療效率，但由于在近紅外光區(qū)(800～2 500 nm)形成的具有光吸收的材料均具有較大粒徑，在長期放置的過程中較易沉淀。因此構(gòu)建新型基于樹狀大分子的光熱材料，使其在具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的同時通過功能化修飾賦予其良好的水溶性及穩(wěn)定性，仍然是基于樹狀大分子的光熱治療藥物亟待解決的問題，有待進(jìn)一步研究。

5 基于樹狀大分子的光動力學(xué)治療藥物

腫瘤的光動力學(xué)療法是將光敏劑注入體內(nèi)，使其隨血液循環(huán)傳播至身體各處，再以特定波長光照射腫瘤病變部位，光選擇性地激活腫瘤處的光敏劑從而通過一系列的反應(yīng)產(chǎn)生具有強細(xì)胞毒性的氧自由基、單線態(tài)氧、過氧化物等[41-42]，從而殺死癌細(xì)胞，達(dá)到腫瘤治療的目的。由于此方法具有無創(chuàng)傷性、無毒性等特性，目前已成為臨床上腫瘤治療不可替代的方法。但由于光敏劑自身缺乏組織特異性，因此無法在腫瘤處實現(xiàn)較大量的富集，限制了其腫瘤光動力學(xué)治療效率?；跇錉畲蠓肿恿己玫睦砘再|(zhì)及結(jié)構(gòu)，目前已有相關(guān)研究工作將光敏劑與樹狀大分子結(jié)合，基于樹狀大分子納米技術(shù)實現(xiàn)較高光動力學(xué)治療效率。

Battah等[43]將光敏劑5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)并入到功能化樹狀大分子中，將18個5-ALA通過酯鍵連接到芳香內(nèi)核中，樹狀大分子能實現(xiàn)5-ALA在細(xì)胞內(nèi)的遞送及釋放。當(dāng)達(dá)到優(yōu)化濃度(0.1 mmol/L)時，與5-ALA用于卟啉合成相比，樹狀大分子的遞送實現(xiàn)了更高的卟啉合成效率。細(xì)胞內(nèi)的卟啉熒光水平與光照下的細(xì)胞光毒性呈現(xiàn)良好關(guān)聯(lián)，隨著濃度的增長，細(xì)胞存活率逐漸降低，且其具有最低限度的暗毒性。功能化的樹狀大分子通過巨胞飲途徑實現(xiàn)內(nèi)吞。構(gòu)建的這種樹狀大分子衍生物能夠有效地遞送5-ALA至細(xì)胞實現(xiàn)持續(xù)性的卟啉合成。

Zhang等[44]合成了新型的具有32個伯胺基的第三代芳醚卟啉類樹狀大分子([NH2CH2CH2-NHCO]32DPZn)，其中聚離子復(fù)合物膠束由卟啉類樹狀大分子和PEG化的聚天冬氨酸組成。構(gòu)建的這類納米復(fù)合物作為新型光敏劑可用于肺癌細(xì)胞的光動力學(xué)治療。靜電自組裝導(dǎo)致了卟啉核的索瑞特峰紅移且熒光強度提升。與普通卟啉類樹狀大分子相比，并入聚離子復(fù)合物膠束的卟啉類樹狀大分子具有相對較低的細(xì)胞攝取量，然而顯示出了增強的光動力學(xué)效率。運用聚離子復(fù)合物膠束作為遞送系統(tǒng)可降低陽離子型卟啉類樹狀大分子的暗毒性，也是基于膠束中PEG外殼提升了納米復(fù)合物的生物相容性。

目前基于樹狀大分子的腫瘤光動力學(xué)治療藥物雖能將光敏劑有效地遞送至腫瘤部位，且能提高光敏劑的生物相容性，但其仍然存在一定的缺陷，如構(gòu)建的基于樹狀大分子的納米光敏劑排泄緩慢、易發(fā)生光毒反應(yīng)、受特定波長光照的作用，因此在光源穿透組織深度上有一定的限制，根深于組織較深處的腫瘤受到的光輻照作用小，導(dǎo)致其具有的光動力學(xué)治療效率較低。因此，目前開發(fā)出新型穩(wěn)定、生物相容性更好且光吸收系數(shù)較高的光敏劑是該領(lǐng)域的熱點，為以后臨床腫瘤光動力學(xué)治療明確了研究方向。

6 總結(jié)與展望

基于樹狀大分子多種抗癌藥物的構(gòu)建以及其抗癌應(yīng)用，涵蓋化學(xué)抗癌藥物、基因抗癌藥物、放射性抗癌藥物、光熱治療藥物和光動力學(xué)治療藥物。通過綜述現(xiàn)今的相關(guān)研究工作可知，樹狀大分子對于藥物，無論是化學(xué)、基因、放射性、光熱治療還是光動力學(xué)藥物，都可以作為良好的載體來構(gòu)建不同類型的腫瘤治療藥物，這也是基于樹狀大分子優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特點和理化性質(zhì)所決定的。與這些在體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中存在困難或缺點的藥物完美結(jié)合，通過樹狀大分子的功能化修飾提高其藥物治療的精確性、體內(nèi)穩(wěn)定性、生物相容性、病灶部位的藥物濃度，進(jìn)而提升治療效果。

根據(jù)樹狀大分子性質(zhì)溫和、尺寸可控的特點，可在納米尺度上實現(xiàn)腫瘤的有效治療，這也是樹狀大分子在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得以發(fā)展的基礎(chǔ)。但目前基于樹狀大分子的納米抗癌藥物仍存在一定的缺陷，抗癌藥物種類繁多、性質(zhì)各異，樹狀大分子自身具有的雙親性質(zhì)僅能改善藥物的水溶性及穩(wěn)定性，在較大量藥物負(fù)載的情況下，藥物仍然易于從樹狀大分子包載范圍內(nèi)逃逸出，且對整個納米藥物體系的水溶性及穩(wěn)定性有所影響。因此，亟待設(shè)計開發(fā)出具有良好功能特點的功能化樹狀大分子改善其藥物負(fù)載后材料水溶性及穩(wěn)定性，根據(jù)不同藥物的特點，構(gòu)建更為符合對應(yīng)治療需求的納米抗癌藥物，并將其作為模板，進(jìn)一步推廣應(yīng)用至更多的疾病治療中去。