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1、纳米囊泡技术的发展及研究,什么是硅质体cerasome？,liposome”with“ceramics”,Cerasome,1964年英国人Bangham发现，电镜观察可形成多层囊泡，而且每一层均为脂质双分子层，囊泡中央和各层之间被水相隔开，后来就将这种由磷脂双分子层组成，内部为水相的闭合囊泡称为脂质体(Liposome)，在最初脂质体被作为一个模型用于生物膜及膜蛋白的研究。,脂质体,1971年，英国Gregoriadis等人首次提出可以用脂质体作为药物载体。研究中发现药物经脂质体包封后，药代动力学发生了很大的变化，药物在体内的分布发生了变化，在体内的半衰期大大延长了，药物的毒副作用得到了明显
2、的改善。从此之后，人们开始应用脂质体作为药物载体，包封不同的物质来进行研究。由于其组成和结构上的特点，脂质体用作药物载体使药剂学的研究领域进入靶向给药的新天地。,脂质体作为抗癌药物的载体的优点,(1)保护所运载药物，提高药物的稳定性(2)缓控长效作用;(3)降低药物毒性作用;(4)改变某种物理因素(例如改变病变部位的温度等)能明显改变脂质体膜的通透性，促使脂质体选择性的在肿瘤组织中释放药物(5)脂质体对人体无毒性和免疫抑制作用，可生物降解。,普通脂质体的缺点,(1)具有剂量依赖性药物动力学特征(2)体外物理稳定性和体内化学稳定性较差(3)静脉给药后，易被巨噬细胞吞噬，在体循环中的半衰期非常短，
3、因而对肿瘤等靶器官的靶向治疗作用差。这些缺点在一定程度上都限制了普通脂质体作为抗癌药物载体在肿瘤化疗中的应用。,天然磷脂制备的脂质体在贮放中易呈现物理的或化学的不稳定性，产生聚集、氧化、药物泄漏等现象，其主要原因是磷脂中的主要成分磷脂酰胆碱结构上的酯键和不饱和酰基易发生水解反应或氧化反应。,当脂质体用键合的亲水性聚合物包裹时，它的物理、化学和生物学稳定性都大大提高最常用的方法是用聚乙二醇(PEG)等亲水性聚合物修饰脂质体表面。由于脂质体表面包裹了一层亲水性聚合物膜，具有较大的空间位阻，可以不被单核巨噬细胞系统吞噬而且能在血液中长时间循环的特定类型的脂质体。有文献报道，在脂质体的表面修饰PEG
4、5000-DPPE制成长循环脂质体，其体内释放缓慢，24小时的累积释放量不足10%,长循环脂质体,聚乙二醇化的脂质体似乎降低了药物在肿瘤部位提前释放所引起的毒性作用，但不幸的是，因为聚乙二醇的存在产生了新的毒害作用。例如，含有聚乙二醇磷脂的脂质体导致一般称为“手足综合症”的皮肤毒性（这样会导致手心和脚底皮疹/溃疡）聚乙二醇化脂质体的另一个缺点是脂质体表面存在的大分子(聚乙二醇)可能会减少脂质体与细胞的相互作用，阻碍脂质体进入肿瘤组织，从而可能减少脂质体药物在肿瘤组织的积累。因此，仍然需要不会导致诸如“手足综合症”有害影响的、稳定的长循环脂质体。,长循环脂质体,前体脂质体是指将构成脂质体的膜材、
5、药物及支撑剂用适当方法制成颗粒状、冻干状等干燥形式，使用前加水后形成脂质体。采用冷冻干燥方法制备前体脂质体，能批量生产脂质体并长期保存成为商品这种脂质体解决了稳定性和高温灭菌等问题，为工业化生产奠定基础。前体脂质体在抗肿瘤方面将有可能成为化疗的重要手段。,前体脂质体,无机物二氧化硅对脂质体的修饰使其具有良好的生物相容性的同时也使其具有较好的生物惰性和形态结构稳定性。自2003年开始，S.Begu等人用DPPC为原料先制备成脂质体，再以其作为模板，用TEOS水解，经过溶胶-凝胶过程，在脂质体外面包覆了一层二氧化硅的壳，这种材料被命名为liposil。粒径在105nm左右，硅壳厚度为69nm之间，
6、如下图所示。,用无机物二氧化硅对脂质体表面修饰,2007年S.Begu等人又用这种脂质体外面沉积二氧化硅的方法包裹了5，6-羧基荧光素，在脂质体里面掺进胆固醇和不掺的进行了比较，掺胆固醇的liposil粒径在80nm；不掺胆固醇的liposil粒径为84nm，硅壳厚度4nm。常规的脂质体对酸是不稳定的，所以他们同时做了在37下两种pH值条件(1.2和7.4)liposil 的稳定性试验，实验证明硅壳对脂质体都有保护作用，掺进胆固醇的liposil更稳定一些。从电镜照片中可以看出用这种方法制备的粒子很容易聚集，这个主要是因为TEOS的加入促使脂质体聚集,用无机物二氧化硅对脂质体表面修饰,二氧化硅
7、修饰的脂质体反应要经过两步才能完成，而且必须掌握好TEOS和磷脂的量才能制备成功而且很容易聚集，所以它的应用还是有很多局限性的。但这些研究为liposil作为药物载体的潜在应用奠定了基础,用无机物二氧化硅对脂质体表面修饰,硅质体是由Katagiri等首先提出的英文名为“Cerasome”的类脂质体囊泡。硅质体的原材料为有机-无机复合脂质，（它是由一个分子连接两个疏水性的碳链和一个亲水性的有机硅烷分子组成的新型脂质分子）这种分子在水中通过溶胶-凝胶和自组装过程形成囊泡，囊泡表面覆盖有纳米级厚度的生物相容性好的无机硅酸盐壳层，我们把这种囊泡命名为硅质体。,硅质体的研究进展,终于说到硅质体啦！,19
8、99年，Katagiri等首先合成了有机-无机复合脂质1(如图1-11)，并在酸性水溶液中用直接超声的方法制备了硅质体囊泡,此图为 有机-无机复合脂质(1和2)的分子结构和硅质体形成示意图,涡旋混合制备的硅质体1(a,b)和2(c,d)的TEM图像，其中b、d是超声后的图像（3）,Katagiri等人又发展了乙醇注入法制备囊泡，可以在广泛的pH值范围内制备成功，粒径在150300nm之间。实验结果表明，在30倍表面活性剂Triton X-100的作用下，硅质体不破裂，而常规脂质体在5倍时则完全裂解。随后他们又用层层自组装的方法在固体基底上组装了囊泡，硅质体能在固体基底上维持它的脂质双层囊泡结构
9、。硅质体是一种新型的脂质体，通过在形成脂质体的有机化合物结构中引入无机成分，使其在脂质体表面生成具有分子厚度的生物相容性好的Si-O-Si网状物，从而导致其极高的稳定性。但是它表面的Si-O-Si网状物并不能覆盖脂质体的全部外围，所以用它作为药物载体来释放药物是可能的。,2006年Mineo Hashizume等研究了两种有机-无机复合脂质和磷脂DPPC混合后的混合囊泡的物理化学性质。研究中用到了以下三种脂质：,研究中是把1和2或者1和3混合用薄膜水化法制备囊泡，1和2混合(1:2=7:3，5:5，和3:7)制备的囊泡Dhy 220250 nm 之间（p.i.0.120.18）。1和3混合制备
10、的囊泡粒径为1.11.2 m。为了说明1和2或者1和3两种脂质的可混合性。对制备的囊泡进行了表征，说明两种脂质是相分离的，但是他们不是各自形成囊泡结构，而是形成在一个囊泡中形成相分离的结构,2012年，Jun-ichi Kikuchi等人研究了了硅质体的半渗透的性质，它能允许亲水的分子选择性的透过跨膜通道而不需要介孔蛋白。并且证明了在囊泡中包封酶的可能性，为有机-无机混合囊泡在生物反应器上的应用提供了能。,Molecular weight dependent leakage of the entrapped marker fromorganicinorganic hybrid vesicles
11、.(a)Leakage time course of FITC-PEGs with various molecular weights and(b)MALDI-TOF mass spectrum of PEGs(i)prior to the entrapment and(ii)after the leakage.1=33 mM,FITC-PEG=3 mM,CLSM images of a cell-sized organicinorganic hybrid vesicle after the addition of FITC-PEGs(a)MW=820 and(b)MW=5300 g mol1
12、.The vesicular membrane was stained with 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulfonyl),ammonium salt(Rh-PE).The green and red signals correspond to the fluorescence from FITC-PEG and Rh-PE,respectively.Bar=10 mm,1=500 mM,at 25 1C.,制备硅质体的方法,乙醇注入法 首先将有机-无机复合脂质在pH=3的酸
13、性乙醇溶液中孵育一段时间使其硅烷的头部水解成羟基，孵育温度应高于硅质体的相变温度。然后室温下边超声边将水解后溶胶注入到乙醇/水(1:9 v/v)，如下图所示。注入后溶液温度保持50静置24 h。这种方法制备的硅质体粒径在100nm300nm之间(SEM、TEM)。,超声分散法,向装有有机-无机复合脂质的圆底烧瓶中加入盐酸水溶液，涡旋振荡器振荡悬浊液，直到得到分散均一的乳液，这步操作的主要目的是形成大小约为几百纳米的多室囊泡。在高于23(多室囊泡的相变温度是23)的条件下用探头式超声仪脉冲式超声处理所得的乳液，控制悬液的温度低于70以防止溶剂蒸发。滤膜过滤除去灰尘和超声探头上掉落下来的金属杂质。
14、室温放置过夜以使硅质体头部的乙氧基水解，脱水缩合形成Si-O-Si网格,生物相容性是指材料与生物体之间相互作用后产生的各种生物、物理、化学等反应的一种概念。一般地讲，就是材料植入人体后与人体相容程度，也就是说是否会对人体组织造成毒害作用相分离：由于某一环境条件变化在相与相之间出现分离的不稳定倾向。溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。剂量依赖性药物动力学特征,LOGO,Thank You!,You can find more free PowerPoint templates on:,
