納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的應(yīng)用

趙倩茹， 武廣昊， 謝海燕*

(1.北京理工大學(xué)生命學(xué)院，北京 100081；2.北京理工大學(xué)材料學(xué)院，北京 100081)

1 引言

心血管疾病是人類(lèi)健康的巨大威脅之一，該類(lèi)疾病通常源于動(dòng)脈粥樣硬化。動(dòng)脈粥樣硬化是一種以脂質(zhì)代謝紊亂為基礎(chǔ)的慢性炎癥性疾病，優(yōu)先發(fā)生于大中型動(dòng)脈的彎曲或分支處，進(jìn)而造成血管堵塞或破裂[1]。因此，對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)行有效的治療對(duì)于減緩病變、挽救患者生命至關(guān)重要。

納米顆粒在過(guò)去幾十年里被廣泛用于腫瘤的治療，由于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊部位表現(xiàn)出類(lèi)似于實(shí)體瘤的高通透性和滯留性效應(yīng)(Enhanced Permeability and Retention Effect,EPRE)，因此以納米顆粒為基礎(chǔ)的解決方案為動(dòng)脈粥樣硬化的治療提供了新思路。除了利用EPRE被動(dòng)靶向之外，對(duì)納米顆粒進(jìn)行表面配體修飾的主動(dòng)靶向策略，還可以進(jìn)一步提高其在動(dòng)脈斑塊的特異性富集量。但自下而上的合成策略很難復(fù)制生物系統(tǒng)的全部功能[2,3]。因此，研究人員將仿生策略作為下一代納米平臺(tái)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則。與傳統(tǒng)納米顆粒相比，仿生學(xué)方法并不需要隱藏自身，而是直接與免疫系統(tǒng)相互作用，以使機(jī)體相信它們是自身的一部分。最近，以細(xì)胞作為遞送載體的策略也變得越來(lái)越普遍。此外，結(jié)合分子成像制備診療一體化納米顆粒也受到研究者的關(guān)注。基于此，納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化的治療中取得了重要的進(jìn)展。

2 動(dòng)脈粥樣硬化的病理生理學(xué)特征

2.1 動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病過(guò)程

動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展過(guò)程主要包括三個(gè)階段。第一階段，泡沫細(xì)胞的形成是動(dòng)脈粥樣硬化起始的標(biāo)志。在內(nèi)外環(huán)境有害條件的刺激下，血管內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)導(dǎo)致其對(duì)大分子的滲透性增加，低密度脂蛋白更易穿過(guò)血管壁在內(nèi)皮下累積，在酶和活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)的修飾下成為氧化低密度脂蛋白(Oxidized Low Density Lipoprotein,ox-LDL)[4 - 6]。同時(shí)，受損的血管內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)上調(diào)趨化因子如單核細(xì)胞趨化蛋白-1(Monocyte Chemotactic Protein-1,MCP-1)、炎癥因子的表達(dá)，單核細(xì)胞在上述因子的作用下遷移到內(nèi)皮細(xì)胞處，并在粘附分子如血管內(nèi)皮粘附分子-1(Vascular Endothelial Adhesion Molecule-1,VCAM-1)、細(xì)胞間粘附分子-1(Intracellular Adhesion Molecule-1,ICAM-1)的作用下穿越內(nèi)皮分化為巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞在識(shí)別攝取氧化ox-LDL后轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞[7]。第二階段，由于免疫細(xì)胞和炎癥因子的作用，血管平滑肌細(xì)胞(Vascular Smooth Muscle Cells,VSMCs)發(fā)生表型轉(zhuǎn)變，即由收縮表型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇?，并從中膜層遷移至內(nèi)膜層開(kāi)始增殖。部分VSMCs攝取ox-LDL成為VSAMs來(lái)源的泡沫細(xì)胞，而其他的VSMCs則會(huì)分泌細(xì)胞外基質(zhì)如膠原形成纖維帽，誘導(dǎo)新生內(nèi)膜形成和血管重構(gòu)。最終，積累的泡沫細(xì)胞發(fā)生凋亡或壞死，形成壞死核心。最后一個(gè)階段，是血栓形成或斑塊破裂。在此階段，合成型血管平滑肌細(xì)胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶降解胞外膠原，使纖維帽變薄。此外，在長(zhǎng)時(shí)間氧化應(yīng)激的作用下，壞死核心進(jìn)一步擴(kuò)大。兩者共同作用增加了斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn)[2,8,9]。

2.2 動(dòng)脈粥樣硬化的微環(huán)境特點(diǎn)

在正常組織中，ROS的產(chǎn)生與機(jī)體中的抗氧化組分間保持著一種平衡，但在動(dòng)脈粥樣硬化的斑塊部位，由于氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，斑塊部位產(chǎn)生的ROS含量增多，其中以H2O2的含量最為豐富[10]。

炎癥組織通常為微酸性環(huán)境[11]。在動(dòng)脈粥樣硬化部位，斑塊的逐步發(fā)展導(dǎo)致血管內(nèi)膜不斷增厚，一旦內(nèi)膜深層與管腔表面之間的距離超過(guò)氧擴(kuò)散閾值，就會(huì)引發(fā)局部缺氧。在缺氧環(huán)境中，糖酵解過(guò)程生成的電子無(wú)法利用氧氣作為電子受體，斑塊部位被迫進(jìn)行無(wú)氧呼吸，從而產(chǎn)生大量的乳酸，進(jìn)而導(dǎo)致斑塊部位的pH值下降，形成微酸性環(huán)境。在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊部位，存在多種類(lèi)型的酶，如基質(zhì)金屬蛋白酶、透明質(zhì)酸酶和組織蛋白酶等。這些酶通過(guò)降解細(xì)胞外基質(zhì)，增加斑塊部位的炎癥活性，促進(jìn)薄纖維帽的形成，薄纖維帽的形成是易損斑塊的主要特征[12]。

3 納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化中的設(shè)計(jì)策略

納米技術(shù)在過(guò)去幾十年里被廣泛用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。納米顆粒從幾納米到幾百納米不等，具有特殊的Kubo效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)及量子性質(zhì)，因此受到研究者的廣泛關(guān)注[13]。

3.1 被動(dòng)靶向策略

正常的血管內(nèi)皮連接緊密大概僅為2 nm，而功能失調(diào)的內(nèi)皮及斑塊內(nèi)新生血管間隙增大，因此有著類(lèi)似實(shí)體瘤的EPRE，這是納米顆粒被動(dòng)靶向策略用于動(dòng)脈粥樣硬化的基礎(chǔ)[14 - 16]。Langer等[17]于2014年第一次證實(shí)了納米顆?？梢岳肊PRE靶向動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。基于被動(dòng)靶向策略設(shè)計(jì)納米顆粒時(shí)，需要考慮尺寸、形狀、電勢(shì)等多方面因素[7]。

3.2 主動(dòng)靶向策略

對(duì)納米顆粒進(jìn)行配體修飾的主動(dòng)靶向策略可進(jìn)一步提高納米顆粒的靶向能力。在動(dòng)脈粥樣硬化中，主動(dòng)靶向的靶點(diǎn)主要分為細(xì)胞(內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞)和非細(xì)胞成分[7,18]。內(nèi)皮細(xì)胞上的VCAM-1、整合素，巨噬細(xì)胞和VSMCs上的清道夫受體等都是最常見(jiàn)的生物靶標(biāo)。非細(xì)胞成分主要是膠原等細(xì)胞外基質(zhì)成分。

3.3 仿生策略

人工合成功能化策略已經(jīng)成功應(yīng)用于動(dòng)脈粥樣硬化領(lǐng)域，極大地提高了納米顆粒的性能。但合成策略很難復(fù)制生物系統(tǒng)的全部功能。因此，研究人員將仿生策略作為下一代納米平臺(tái)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則，與傳統(tǒng)納米顆粒相比，基于仿生策略設(shè)計(jì)的納米顆?？芍苯优c免疫系統(tǒng)相互作用，以使機(jī)體相信它們是自身的一部分[2]。仿生通過(guò)模擬天然成分而產(chǎn)生類(lèi)似的功能，有多種形式，最重要的一個(gè)部分是圍繞細(xì)胞的模擬。其中，基于細(xì)胞膜和細(xì)胞外囊泡的仿生策略最為常見(jiàn)[19 - 21]。

3.4 細(xì)胞遞送策略

在20世紀(jì)70年代早期，科學(xué)家們注意到半透性的紅細(xì)胞膜(Red Cell Membrane,RCM)可以保護(hù)包裹在其中的酶[22]。此后，將細(xì)胞用作納米顆粒載體的研究逐漸增多。一般而言，細(xì)胞遞送具有循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、靶向能力強(qiáng)、生物相容性高、可克服生理屏障等優(yōu)點(diǎn)[23]。在動(dòng)脈粥樣硬化中，最常用的細(xì)胞體系有紅細(xì)胞、血小板、單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞[24,25]。

4 納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的應(yīng)用

4.1 傳統(tǒng)納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的應(yīng)用

4.1.1 基于被動(dòng)靶向的傳統(tǒng)納米顆?；诒粍?dòng)靶向的納米顆粒根據(jù)是否可以響應(yīng)內(nèi)外刺激可分為非刺激響應(yīng)型納米顆粒和智能響應(yīng)納米顆粒，以下按照此分類(lèi)介紹其在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的最新研究進(jìn)展[15]。

近年來(lái)應(yīng)用于動(dòng)脈粥樣硬化治療的非刺激響應(yīng)型納米顆粒主要是聚乳酸-乙醇酸共聚物(Poly(Lactic-co-glycolic) Acid Polymer,PLGA)、環(huán)糊精和殼聚糖等高分子材料[26]。PLGA具有良好的生物相容性，因此常作為藥物遞送的載體。Katsuki等[27]將匹伐他汀載入PLGA顆粒中，結(jié)果顯示與游離匹伐他汀相比，該納米顆?？擅黠@抑制斑塊破裂。Guo等[28]用簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方法制備了共軛連結(jié)魯米諾的β-環(huán)糊精納米顆粒，這種納米顆粒具有內(nèi)在的抗炎活性，能夠顯著抑制巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，顯示出良好的治療效果。Kim等[29]報(bào)道了基于2-羥丙基-β-環(huán)糊精與他汀自組裝的核殼納米顆粒，2-羥丙基-β-環(huán)糊精可加速清除斑塊部位的膽固醇，并利用主客體親和力驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)糊精內(nèi)部藥物他汀與斑塊部位膽固醇的交換。研究顯示，在注射該納米顆粒后斑塊中膽固醇和巨噬細(xì)胞含量明顯降低，可有效減緩斑塊的發(fā)生。Wang等[30]將超氧化物歧化酶模擬劑(Tempol)和苯硼酸蒎醇酯(Phenylboronic Acid Pinacol Ester)共價(jià)偶聯(lián)于β-環(huán)糊精上，開(kāi)發(fā)了一種廣譜ROS清除納米顆粒(TPCD)，TPCD被巨噬細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞細(xì)胞吞噬后，可有效消除細(xì)胞內(nèi)過(guò)量的ROS，明顯減弱由ROS引起的炎癥和細(xì)胞凋亡。在靜脈注射TPCD后，可有效減少斑塊中巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9表達(dá)，從而增加斑塊的穩(wěn)定性。Nguyen等[31]將miRNA利用離子相互作用載入殼聚糖納米顆粒中，將外源的miR-206和miR-223遞送至巨噬細(xì)胞中，miRNA可降低ABCA1的表達(dá)，從而促進(jìn)膽固醇的逆轉(zhuǎn)運(yùn)。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)納米顆粒的靶向性，研究者利用斑塊部位特殊的微環(huán)境(內(nèi)源性刺激)或者外源性刺激(如光、超聲、磁)開(kāi)發(fā)了智能響應(yīng)納米顆粒[11,32]?；趦?nèi)源性刺激的智能響應(yīng)納米顆粒，主要利用斑塊部位的高ROS、低pH等特性調(diào)控藥物釋放，從而降低納米顆粒在正常組織的濃度[32]。Wu等[33]制備了載有穿心蓮內(nèi)酯的聚乙二醇和聚硫化丙烯(Polyethylene Glycol and Polypropylene Sulfide,PEG-PPS)納米膠束，體外實(shí)驗(yàn)表明PEG -PPS對(duì)ROS有良好響應(yīng)，油紅O染色顯示該納米膠束比游離穿心蓮內(nèi)酯在抑制主動(dòng)脈根動(dòng)脈粥樣硬化的效果更顯著。Ma等[34]將雙光子聚集誘導(dǎo)發(fā)光活性熒光團(tuán)(TP)與β-環(huán)糊精通過(guò)ROS響應(yīng)鍵連接，再利用超分子相互作用將潑尼松龍裝入腔內(nèi)，最后用ROS敏感納米膠束(PMM)進(jìn)行包裹，構(gòu)建了診療一體化納米顆粒(TPCDP@PMM)，TP可克服傳統(tǒng)熒光基團(tuán)所面臨的聚集誘導(dǎo)猝滅、成像深度較淺等問(wèn)題，在體內(nèi)追蹤TPCDP@PMM的聚集，并對(duì)斑塊進(jìn)行熒光成像。當(dāng)TPCDP@PMM到達(dá)斑塊部位后，在ROS和脂質(zhì)的作用下，PMM解體，TP與β-環(huán)糊精分離，從而實(shí)現(xiàn)抗炎與脂質(zhì)清除的雙重治療效果。此外，利用多種刺激進(jìn)行響應(yīng)可進(jìn)一步提高藥物釋放效率。2017年，Dou等[35]對(duì)β-環(huán)糊精化學(xué)修飾并包封雷帕霉素(Rapamycin,RAP)自組裝成對(duì)酸與ROS敏感的非促炎納米材料，與非響應(yīng)型納米藥物相比，雙重響應(yīng)型納米顆粒能更有效地釋放藥物，可達(dá)到更優(yōu)異的治療效果。在動(dòng)脈粥樣硬化的納米治療中，外源性刺激常用是光。光刺激，特別是發(fā)射波長(zhǎng)為950～1 700 nm的近紅外激光，可以深入滲透到生物組織中，對(duì)斑塊部位進(jìn)行PTT或者PDT治療，但大多納米顆粒會(huì)修飾配體或者局部注射。值得關(guān)注的是，Kharlamov等[8]將包有硅金納米顆粒的貼片進(jìn)行了動(dòng)脈粥樣硬化的PTT臨床實(shí)驗(yàn)。盡管上述納米藥物均顯示更好的療效與更小的副作用，但是有研究提示在被動(dòng)靶向中，只有0.7%的給藥納米顆粒能夠遞送到靶向病變組織，因此有必要改進(jìn)納米顆粒的設(shè)計(jì)以提高遞送效率[36]。

4.1.2 基于主動(dòng)靶向的傳統(tǒng)納米顆粒對(duì)納米顆粒進(jìn)行配體修飾的主動(dòng)靶向，最常用的配體有抗體、肽、聚合物等?？贵w由于特異性強(qiáng)、親和力高、穩(wěn)定性好，因此可作為納米顆粒的靶向配體。Gao等[37]將靶向TRPV1的特異性抗體與CuS納米顆粒組裝，形成光熱開(kāi)關(guān)(CuS-TRPV1)，借助近紅外激光激活VSMCs的TRPV1通道，使VSMCS發(fā)生Ca2+內(nèi)流，激活自噬通路，同時(shí)CuS-TRPV1可以對(duì)斑塊部位進(jìn)行光聲成像，精確控制TRPV1通道，進(jìn)而顯著降低脂質(zhì)堆積。然而抗體體積較大，約為10～15 nm，將多個(gè)分子附著在單個(gè)納米顆粒上比較困難。因此，大量不同長(zhǎng)度和氨基酸序列的肽配體，成為提高納米顆粒靶向性更普遍的選擇[38]。與抗體不同，肽配體足夠小，通常為250個(gè)氨基酸組成，可以載入一個(gè)淺的或疏水的結(jié)合口袋，而不影響其特異性或親和力，并且免疫原性低、易于制造和處理[16]。Chin等[39]制備了肽類(lèi)兩親膠束，可靶向合成型血管平滑肌細(xì)胞的趨化因子受體2(Chemokine Receptor 2,CCR2)，將miR-145遞送至斑塊部位，通過(guò)調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)換減緩斑塊進(jìn)展。Gao等[11]研究表明穩(wěn)定素-2特異性肽配體(Stabilin-2-specific Peptide Ligand,S2P)可有效提高納米顆粒的靶向性與斑塊穿透能力。Kim等[40]利用蛋白質(zhì)在水溶液中受溫度影響的體積膨脹特性將廣譜抗炎因子IL-10裝載于普朗尼克納米載體中，并通過(guò)cRGD靶向肽的巰基與普朗尼克的氨基反應(yīng)將其偶聯(lián)至納米顆粒上，不僅有效地延長(zhǎng)了蛋白類(lèi)藥物的半衰期，而且可通過(guò)cRGD靶向肽與αvβ3整合素的相互作用將其靶向遞送到動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，顯著增加了斑塊部位的藥物濃度，實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)藥物遞送困難的問(wèn)題。

最近，Li等[41]合成了環(huán)糊精衍生的pH響應(yīng)型納米顆粒(AAM-NP)，并用整合素肽配體cRGDfK進(jìn)一步修飾，可有效將anti-miR33遞送至巨噬細(xì)胞，明顯增強(qiáng)AAM-NP的治療效果。膠原Ⅳ在斑塊部位大量存在，因此，F(xiàn)redman等[42]合成了膠原Ⅳ靶向肽納米顆粒，提高納米顆粒在斑塊部位的積累。然而有研究提示，在動(dòng)脈粥樣硬化早期階段，基于cRGD肽的靶向比膠原Ⅳ肽更有效[16]。此外，聚合物也可作為配體，其中透明質(zhì)酸在動(dòng)脈粥樣硬化中應(yīng)用最為廣泛。透明質(zhì)酸是一種具有抗炎活性的多糖，其可以與炎癥細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的的CD44和Stabilin-2受體特異性作用，并且生物相容性好[43 - 46]。2020年，Hossaini等[46]將阿托伐他汀和透明質(zhì)酸偶聯(lián)形成兩親性聚合物，在水溶液中自組裝為納米顆粒，利用透明質(zhì)酸與CD44的特異性結(jié)合，將阿托伐他汀遞送至巨噬細(xì)胞，經(jīng)過(guò)一周治療后，顯著降低了斑塊部位的炎癥。此外，硫酸葡聚糖可作為A類(lèi)清道夫受體(Class A Scavenger Receptors,SR-A)的靶向配體，帶有大量的負(fù)電荷，并具有良好的生物安全性。Ye等[47]設(shè)計(jì)了一種SR-A靶向多模態(tài)、多功能納米顆粒，可實(shí)現(xiàn)易損斑塊的特異性診斷和靶向治療，其使用雙乳化溶劑蒸發(fā)法將Fe3O4包埋在納米顆粒的殼膜中，全氟己烷包封于核中，最后利用靜電作用將硫酸葡聚糖吸附于納米顆粒上。在低能聚焦超聲輻照下納米顆粒發(fā)生相變，從而實(shí)現(xiàn)超聲成像，同時(shí)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡，緩解斑塊負(fù)擔(dān)。此外，負(fù)載的Fe3O4可對(duì)斑塊進(jìn)行磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)，彌補(bǔ)超聲成像的不足，對(duì)易損斑塊進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估。

4.2 仿生納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的應(yīng)用

然而，傳統(tǒng)納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中有效積累方面也面臨許多挑戰(zhàn)，如生物標(biāo)志物在正常組織的表達(dá)而導(dǎo)致的脫靶以及配體修飾有限而導(dǎo)致的結(jié)合效率降低[25]。近年來(lái)，研究人員構(gòu)建了多種仿生納米顆粒，如重組高密度脂蛋白納米顆粒(Recombinant High-Density Lipoprotein,rHDL)。然而，循環(huán)中的卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶與高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,HDL)之間的相互作用會(huì)導(dǎo)致藥物在到達(dá)斑塊之前發(fā)生泄漏。此外，肝細(xì)胞表面也表達(dá)HDL受體，這往往會(huì)加速HDL在肝臟的積累。因此近年來(lái)的仿生策略更多圍繞的是細(xì)胞膜和細(xì)胞外囊泡，利用細(xì)胞或細(xì)胞組分本身所具備的生物學(xué)功能和歸巢能力逃避免疫系統(tǒng)的吞噬，延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，避免傳統(tǒng)納米顆粒所面臨的一些問(wèn)題，并且可以用于個(gè)性化治療[48]。

4.2.1 重組高脂蛋白納米顆粒HDL由于其固有的斑塊親和性與動(dòng)脈粥樣硬化保護(hù)作用，受到研究者的廣泛關(guān)注，但直接從血漿中直接分離純化昂貴又費(fèi)力。因此研究者利用ApoA肽或ApoA模擬物在體外構(gòu)建rHDL。Duivenvoorden等[49]使用rHDL裝載他汀類(lèi)藥物，促進(jìn)了他汀類(lèi)藥物向斑塊的輸送，使藥物的生物利用度顯著提高，在載脂蛋白E基因敲除(Apolipoprotein E-knockout,Apo E-KO)小鼠模型中，3個(gè)月低劑量和1周高劑量的治療方案可顯著降低斑塊面積。隨后，Wang等[50]對(duì)rHDL進(jìn)行了單唾液酸神經(jīng)節(jié)苷脂修飾，與非修飾脂蛋白相比，帶有表面修飾的脂蛋白穩(wěn)定性增強(qiáng)，血液循環(huán)時(shí)間延長(zhǎng)，網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(Reticuloendothelial System,RES)攝取明顯減少，并最終提高載有他汀類(lèi)藥物的rHDL對(duì)斑塊的抑制作用。Liu等[43]進(jìn)一步對(duì)裝載他汀類(lèi)藥物的rHDL進(jìn)行改造，借用靜電作用制成新型的透明質(zhì)酸修飾的納米顆粒。透明質(zhì)酸可以與炎癥細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的CD44和Stabilin-2受體特異性作用，增加了納米顆粒的靶向能力。最近，該課題組開(kāi)發(fā)了雙靶向重組高密度脂蛋白核殼納米顆粒，首先通過(guò)離子相互作用使SR-A siRNA/過(guò)氧化氫酶/超分子形成三元共聚物，隨后將其用磷脂酰絲氨酸修飾的脂質(zhì)體進(jìn)行包封，經(jīng)磷脂酰絲氨酸修飾后可通過(guò)CD36介導(dǎo)巨噬細(xì)胞內(nèi)化[51]。為了進(jìn)一步增強(qiáng)斑塊靶向和膽固醇清除功能，又用載脂蛋白apoA-I修飾在脂質(zhì)體的表面從而構(gòu)建仿生納米顆粒。結(jié)果顯示，在四周重復(fù)給藥后，與對(duì)照組相比，納米顆粒的積累度增加了3.3倍，斑塊面積減少了65.8%。

4.2.2 細(xì)胞膜仿生納米顆粒細(xì)胞膜仿生納米顆粒是在納米顆粒表面包覆細(xì)胞膜制備而成的一種新型納米材料，通過(guò)擠壓、超聲等方法使細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到納米顆粒表面，從而使膜包覆的納米顆粒具有源細(xì)胞的特性。目前在動(dòng)脈粥樣硬化領(lǐng)域應(yīng)用的細(xì)胞膜主要有紅細(xì)胞膜、血小板膜和白細(xì)胞膜。此外，從細(xì)胞功能出發(fā)，積極探索其他細(xì)胞膜包覆納米顆粒也可能是一個(gè)有益的動(dòng)脈粥樣硬化治療平臺(tái)。

自2011年Zhang團(tuán)隊(duì)首次設(shè)計(jì)RCM膜涂層技術(shù)以來(lái)，RCM仿生已應(yīng)用于許多系統(tǒng)[52 - 56]。成熟的紅細(xì)胞來(lái)源方便、免疫原性低、膜表面多糖高度親水，可以增加包被納米顆粒的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，從而保證了血液中足夠的藥物濃度。此外，小分子藥物還可以通過(guò)其半透膜實(shí)現(xiàn)藥物的緩釋。RCM可減少巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的吞噬，具有免疫原性低，并增強(qiáng)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中納米顆粒的積累，從而實(shí)現(xiàn)靶向藥物釋放。Wang等[57]在負(fù)載雷帕霉素的PLGA上包覆RCM，構(gòu)建了具有緩釋、長(zhǎng)循環(huán)及靶向高效的仿生納米藥物RBC/RAP@PLGA，并首次用于動(dòng)脈粥樣硬化疾病的治療。

與紅細(xì)胞類(lèi)似，血小板膜表面高表達(dá)CD47分子，表現(xiàn)出一種“別吃我”的特點(diǎn)。因此，利用血小板膜可以有效地逃避巨噬細(xì)胞的吞噬。同時(shí)，膜表面高表達(dá)的CD55、CD59發(fā)揮免疫抑制作用，也進(jìn)一步延長(zhǎng)了血小板在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間[58]。此外，血小板可與受損的內(nèi)皮細(xì)胞、膠原蛋白發(fā)生作用，參與動(dòng)脈粥樣硬化的多個(gè)階段。Wei等[58]通過(guò)血小板膜包覆PLGA，研究結(jié)果顯示該仿生納米顆粒不僅能夠有效定位于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，還可以靶向動(dòng)脈易形成斑塊的區(qū)域。2018年，Song等[59]以雷帕霉素為模型藥物，采用納米沉淀方法制備PLGA納米顆粒，然后將其用血小板膜包覆。熒光成像結(jié)果顯示，包覆有血小板膜的PLGA納米顆?？梢愿患诎邏K部位，與游離的雷帕霉素組相比，包覆血小板膜組的斑塊面積減少60%。最近，Ma等[60]用血小板膜包覆上轉(zhuǎn)換納米顆粒和光敏劑Ce6，最后用放射性核素標(biāo)記。血小板膜可主動(dòng)靶向斑塊，并在放射性核素成像的引導(dǎo)下對(duì)斑塊特異性照射。然而，受限于紅細(xì)胞和血小板較為簡(jiǎn)單的膜結(jié)構(gòu)和有限的功能，研究者開(kāi)始將目光投向白細(xì)胞。

與紅細(xì)胞和血小板相比，白細(xì)胞具有更為復(fù)雜的生物學(xué)功能以及與之匹配的復(fù)雜膜結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)循環(huán)以及穿越生物屏障方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。此外，白細(xì)胞膜上自有的膜蛋白，也可以使其在炎癥部位靶向與募集。此外，巨噬細(xì)胞膜還可以吸收促炎因子以抑制局部炎癥。Gao等[61]合成了一種ROS敏感的納米顆粒，并將阿伐他汀裝載入其中，再通過(guò)擠壓將巨噬細(xì)胞膜包覆在表面。巨噬細(xì)胞膜不僅可以避免納米顆粒被RES清除，還可以利用自有的趨炎作用主動(dòng)靶向斑塊部位，在被炎癥泡沫細(xì)胞攝取后，在ROS的作用下，抗炎藥物得以釋放。隨后，Wang等[62]用巨噬細(xì)胞膜包覆負(fù)載有雷帕霉素的PLGA納米顆粒(RAPNPs)，進(jìn)一步證實(shí)了巨噬細(xì)胞膜表面α4β1可靶向炎性血管內(nèi)皮細(xì)胞表面高表達(dá)VCAM-1，從而顯著延緩斑塊的病理發(fā)展。最近，我們課題組構(gòu)建了白細(xì)胞膜自驅(qū)動(dòng)仿生納米載體，利用“微流控”芯片技術(shù)評(píng)價(jià)了仿生納米團(tuán)簇的趨炎性，與表面修飾有紅細(xì)胞膜的仿生納米系統(tǒng)相比，表面修飾有白細(xì)胞膜的仿生納米系統(tǒng)通過(guò)炎癥化內(nèi)皮細(xì)胞表面發(fā)生“黏附，滾動(dòng)”等行為到達(dá)炎癥部位，進(jìn)而使炎癥化程度得到明顯緩解，同時(shí)可通過(guò)MRI對(duì)斑塊進(jìn)行活體成像檢測(cè)和治療效果監(jiān)測(cè)[63]。

內(nèi)皮細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展起著重要的作用，但關(guān)于應(yīng)用內(nèi)皮細(xì)胞膜治療動(dòng)脈粥樣硬化的報(bào)道并不多。Gao等[64]利用內(nèi)皮細(xì)胞膜包裹經(jīng)牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)礦化的MnO2納米粒子，利用內(nèi)皮細(xì)胞的同源靶向性，將其遞送至斑塊部位，與整合素激活劑MnCl2相比，該仿生納米顆粒表現(xiàn)出更優(yōu)異的治療結(jié)果，且無(wú)明顯的體內(nèi)毒性。

細(xì)胞外囊泡是由細(xì)胞分泌的雙層膜囊泡，根據(jù)大小、結(jié)構(gòu)和來(lái)源的不同，可將細(xì)胞外囊泡分為三類(lèi)：凋亡小體、微泡、外泌體[65,66]。目前在動(dòng)脈粥樣硬化的治療中應(yīng)用最多的是外泌體，但充分挖掘其他類(lèi)型的囊泡功能也是研究方向之一。外泌體的發(fā)生過(guò)程可分為三個(gè)步驟：(1)質(zhì)膜內(nèi)陷形成早期內(nèi)泌體；(2)早期內(nèi)泌體向內(nèi)出牙形成腔內(nèi)小泡，并將細(xì)胞質(zhì)中的蛋白、脂質(zhì)和核酸被分選進(jìn)入小泡中，之后腔內(nèi)小泡聚集成多泡體；(3)多泡體與質(zhì)膜融合釋放外泌體[67]。按照外泌體是否改造可以將其分為天然外泌體和工程化外泌體。

外泌體是粒徑為30～100 nm的膜小泡，可作為一種天然的載體，利用其歸巢能力不僅可以靶向斑塊部位，而且本身攜帶的各種活性分子(RNA和非編碼小RNA、脂類(lèi)、蛋白質(zhì))就可以作為治療成分。因此，研究者采用天然外泌體進(jìn)行了動(dòng)脈粥樣硬化的治療，其中間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的天然外泌體已成功應(yīng)用于動(dòng)物模型，并顯示出治療的有效性。Xing等[[68]證明，脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體miR-342-5p可以保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞抗動(dòng)脈粥樣硬化。Li等[69]研究發(fā)現(xiàn)在間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體中富含的miR-let7可以進(jìn)一步上調(diào)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊部位的miR-let7，之后通過(guò)miR-let7/HMGA2/NF-kB途徑促進(jìn)M2的極化，同時(shí)經(jīng)由miR-let7/IGF2BP1/PTEN途徑減少巨噬細(xì)胞在斑塊處的浸潤(rùn)，最終可以減緩斑塊的進(jìn)展。最近，Hu等[70]將間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的外泌體用溫和的條件連接在金屬支架上，體外研究表明，該外泌體洗脫支架可有效抑制平滑肌細(xì)胞的遷移，并在Apo E-KO大鼠模型中驗(yàn)證了該外泌體洗脫支架可有效地抑制平滑肌細(xì)胞的遷移，促進(jìn)內(nèi)皮再生，減輕炎癥。然而，由于缺乏干細(xì)胞高產(chǎn)量制備工藝，干細(xì)胞衍生的外泌體作為候選藥物的潛力受到了限制[67]。

工程化外泌體可以增強(qiáng)天然外泌體的治療效果，其獲得大體有兩種思路：(1)改造外泌體來(lái)源的細(xì)胞;(2)分離提取外泌體后再進(jìn)行改造[67]。Li等[71]最近建立了一種外泌體介導(dǎo)的Ldlr mRNA遞送體系(ExoLdlr)。Ldlr mRNA可轉(zhuǎn)錄翻譯，增加Ldlr蛋白的表達(dá)。與對(duì)照組外泌體相比，ExoLdlr組顯著降低了肝臟中的脂質(zhì)沉積，并降低了血清低密度膽固醇水平，有效地穩(wěn)定了Ldlr-/-小鼠模型中的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。最近，我們課題組將戊氨基酮戊酸己酯鹽酸鹽(Hexyl 5-aminolevulinate Hydrochloride,HAL)以電穿孔的方式載入從M2型巨噬細(xì)胞中分離出來(lái)的外泌體中，由于其表面的各種趨化因子受體而顯示出內(nèi)在的趨炎能力，當(dāng)進(jìn)入炎癥細(xì)胞后，可以導(dǎo)致內(nèi)源的抗炎因子和外源性的HAL的釋放，HAL發(fā)生內(nèi)源性代謝反應(yīng)，生成中間體原卟啉Ⅸ(Protoporphyrin Ⅸ,PpⅨ)，PpⅨ的自發(fā)熒光可對(duì)炎癥部位進(jìn)行專(zhuān)一性成像。隨后PpⅨ在血紅素加氧酶的作用下轉(zhuǎn)化為血紅素，血紅素又被高效地轉(zhuǎn)化為CO和膽紅素，成為細(xì)胞內(nèi)最終的分解代謝產(chǎn)物。CO具有抗炎、抗血管增生和血管擴(kuò)張作用，膽紅素具有抗氧化的功能，同時(shí)結(jié)合M2外泌體本身所具有的內(nèi)源的抗炎因子三者共同用于動(dòng)脈粥樣硬化疾病的早期治療[72]。此外，將外泌體與其他納米顆?；蛘吣遗蓦s合也是改造的一種手段，目前在腫瘤治療中已有研究，但基于外泌體的雜合納米顆粒在動(dòng)脈粥樣硬化中并未報(bào)道[73]。因此，外泌體雜合納米顆粒也可能是治療動(dòng)脈粥樣硬化的一種有效手段。

4.3 納米顆粒的細(xì)胞遞送在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的應(yīng)用

利用細(xì)胞遞送納米顆粒在腫瘤治療中已經(jīng)有多篇文獻(xiàn)報(bào)道[74 - 78]，但在動(dòng)脈粥樣硬化治療方面的研究還較少。2019年，Xue等[25]研究了中性粒細(xì)胞遞送納米顆粒至斑塊的靶向能力，將載有香豆素6(C6)熒光染料的陽(yáng)離子脂質(zhì)體用中性粒細(xì)胞遞送至斑塊部位，以C6對(duì)藥物給藥系統(tǒng)進(jìn)行體內(nèi)跟蹤、細(xì)胞攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究。值得注意的是，2020年Flores等[79]利用單臂碳納米管可被Ly-6Chi單核細(xì)胞特異性?xún)?yōu)先攝取的特性，將納米管攜帶進(jìn)入斑塊部位，同時(shí)納米管中攜帶的SHP1抑制劑可關(guān)閉“別吃我”信號(hào)，可重新激活巨噬細(xì)胞的胞葬作用，進(jìn)而有效減輕斑塊負(fù)擔(dān)。

5 結(jié)論與展望

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，基于納米顆粒的治療方案有一系列優(yōu)勢(shì)：提高藥物靶向能力，延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，增加生物利用度，降低毒副作用。最近，仿生原理在納米治療系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。與傳統(tǒng)納米顆粒相比，仿生納米顆粒在逃逸免疫系統(tǒng)的攻擊、延長(zhǎng)體內(nèi)循環(huán)時(shí)間與增強(qiáng)靶向性等方面具有天然的優(yōu)勢(shì)。因此，將傳統(tǒng)納米顆粒與新型的仿生策略相結(jié)合是一種有效的治療手段。此外，由于細(xì)胞靶向能力強(qiáng)，并且某些細(xì)胞還兼具治療的作用，將其用作納米顆粒的載體也極有前景。基于以上納米顆粒設(shè)計(jì)策略，并結(jié)合分子成像技術(shù)，構(gòu)建診療一體化納米顆粒也將進(jìn)一步為斑塊治療提供更加豐富的信息。

盡管如此，納米顆粒的臨床轉(zhuǎn)化仍存在巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)榧{米治療系統(tǒng)構(gòu)建復(fù)雜，質(zhì)量控制過(guò)程繁瑣，生物安全性有待進(jìn)一步研究。此外，納米顆粒與病理組織之間的相互作用需要被充分闡明，以及大型模型動(dòng)物的相關(guān)研究也需要加緊步伐。為了加速臨床轉(zhuǎn)化，未來(lái)的研究應(yīng)關(guān)注如何減少構(gòu)建復(fù)雜性、提高治療效果，并且還應(yīng)努力闡明納米顆粒的藥代動(dòng)力學(xué)以及可能的長(zhǎng)期副作用等機(jī)制。尤其在簡(jiǎn)化納米顆粒方面，需要充分挖掘納米材料本身的治療作用，在不對(duì)其靶向性等性質(zhì)作出犧牲的同時(shí)減少修飾，并盡可能實(shí)現(xiàn)診療一體化。相信隨著不同學(xué)科的發(fā)展，基于納米顆粒的治療體系將會(huì)為動(dòng)脈粥樣硬化的治療帶來(lái)一場(chǎng)新的革命。