纳米颗粒及细胞的交互作用.pdfVIP

2015 年 第 60 卷 第 21 期： 1976 ~ 1986 《中国科学》杂志社 自然科学基金项目进展专栏 评 述 SCIENCE CHINA PRESS 纳米颗粒与细胞的交互作用 ① ② ①* 王九令 , 孙佳姝 , 施兴华 ① 中国科学院力学研究所, 非线性力学国家重点实验室, 北京 100190; ② 国家纳米科学中心, 北京 100190 * 联系人, E-mail: shixh@ 2014-11-11 收稿, 2014-12-08 接受, 2015-04-01 网络版发表 国家自然科学基金优秀青年科学基金和国家自然科学基金资助 摘要 与大块材料相比, 纳米尺度材料有着独特的光学、电学、力学和生物学性质, 这使得纳米 关键词 颗粒在药物输运和肿瘤成像等医学方面展现出巨大的应用前景. 同时, 愈来愈多的工业化纳米 纳米颗粒 颗粒和纳米材料的制备, 使得其生物安全性也受到很大的关注. 由于纳米颗粒进入体内后的作 细胞膜 用发生在细胞层面上, 这要求我们很好地去理解纳米颗粒与细胞之间的相互作用. 大量的实验 交互作用 药物输运 表明, 纳米颗粒吸附在细胞膜表面, 并通过不同方式被细胞所摄取. 纳米颗粒的尺寸、形状、表 细胞毒性 面化学性质、表面电荷分布、拓扑结构以及颗粒弹性性能等都对两者间的相互作用有着显著的 细胞内吞 影响. 本文简要介绍颗粒进入细胞的路径, 着重阐述影响颗粒/ 细胞交互作用的关键因素, 并对 后续的研究方向进行展望. 纳米尺度材料是至少在一个维度上介于1~100 (opsonization)下被巨噬细胞所吞噬[7,8]. 其次通过颗 nm 的材料. 与相同化学组分的大块材料相比, 纳米 粒表面修饰的特定配体或局部环境因素的调控, 颗 尺度材料往往展现出奇特的光学、电学、力学和化学 粒能够靶向癌细胞, 并越过细胞膜这一障碍进入细 性质. 比如石墨烯和碳纳米管的电学、力学性能, 金 胞内部. 这一过程主要通过细胞内吞作用来实现. 之 纳米颗粒的光学和化学性能等. 这些卓越的性能不 后, 内吞的颗粒需要在核内体中分离出来以避免被 仅增加了其在工业方面的应用, 也使得它们在生物 溶酶体分解. 最后颗粒将药物释放到细胞质或细胞 医疗领域有着巨大的应用前景[1~4]. 譬如, 癌症药物 器中, 以起到杀灭癌细胞的作用. 我们发现此系列过 由于其低溶解度和较差的生物相溶性而限制了它的 程中, 纳米颗粒高效、准确地靶向癌细胞并内化进入 临床应用. 发展药物缓释系统, 定向地靶向癌细胞并 细胞显得特别重要. 正是基于这一背景, 我们需要更 [9,10] 释放药物成为一种有效的解决手段. 纳米颗粒由于 好地研究、理解细胞与纳米颗粒之间的交互作用 . 其较小的尺寸和较高的比表面积成为药物缓释载体 同时