天然产物具多种活性,在药物开发中有独特优势,但因水溶性差、半衰期短等问题,限制了进一步开发利用。如何解决其递送问题?快随小 M 来看下!
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天然产物的递送
提到天然产物,就不得不提及青蒿素——这是 2015 年诺贝尔生理学或医学奖得主屠呦呦教授发现的抗疟疾明星分子!
然而,随着天然产物的发现数量日益增多,其活性也在实验中得到验证,但传统纳米药物存在载药量有限等问题,如何对天然产物进行高效利用,仍是一大难题[1]。
为此,各类无载体纳米制剂不断涌现,包括纳米晶型药物、自组装纳米药物、以及囊泡样纳米粒。这些无载体纳米制剂在递送天然活性成分时,具备提高安全性、增强疗效、简化制备流程及降低成本等优势[2]。
自组装纳米药物
天然产物往往具有独特的结构,受分子间相互作用影响,它们易于发生聚集或自组装,形成聚集体或自组装颗粒,如凝胶、球形囊泡、胶束、纳米管等。
自组装纳米药物是通过简单的超声混合操作,使无序结构借助非共价键组装成纳米级结构。这种药物无需借助任何载体即可实现高度稳定的药物输送,具有载药充分、生物活性良好、生物相容性优异及生物降解性佳等特点。
在自组装过程中,疏水作用、氢键作用、π-π 堆积作用与静电相互作用是四种主要的驱动力。此外,引入金属离子还可通过配位键络合周围分子,进而形成纳米粒子或水凝胶。
研究表明,蒽醌、生物碱、三萜类化合物和甾醇等天然成分凭借其独特的结构特征,能够通过上述多种相互作用实现自组装[2]。
细胞外囊泡
细胞外囊泡是由细胞分泌的纳米级囊泡,其特征为具有磷脂双分子层结构,可携带类脂、蛋白质及核酸等生物活性物质,参与生物体内多种疾病的进展过程。
该囊泡不仅能够有效解决天然产物在溶解性、渗透性等方面存在的生物利用度问题,还可作为纳米载体将药物分子 (如蛋白质、多肽、核酸及小分子药物等) 精准递送至药用部位,其自身也常发挥治疗作用,进而进一步增强药理活性[2]。
半枝莲 Scutellaria barbata D. Don (简称 SB) 与白花蛇舌草 Scleromitrion diffusum (Willd.) R. J. Wang 均为经典的清热解毒类中药,具有抗癌、抗炎、抗氧化等多种药理活性,对多种疾病具有治疗效果。
研究者通过富集半枝莲与白花蛇舌草水提物的有效组分,成功制备出以黄酮和萜类为主要成分的纳米粒子 SSNP。该 SSNP 可自组装形成超分子聚集体,通过激活核因子 -Nrf2 信号通路发挥抗氧化、抗铁死亡及抗炎作用,进而延缓急性肾损伤的进展。此外,小鼠口服 SSNP 后,其可经肠道被血液吸收,并能有效减少巨噬细胞的吞噬作用,从而提升自身的生物利用度与特异性肾脏靶向能力[4]。
应用二:复合物 OCS/NX@Cur
当然,也有研究者将氧化黄芪多糖-羧甲基壳聚糖-甲基丙烯酸钠海藻酸盐与镁离子交联,开发出一种多功能水凝胶体系,并进一步将其与装载姜黄素的牛膝衍生超分子自组装体 (NX SSA)结合,形成复合物 OCS/NX@Cur。
在细胞实验及全皮肤缺损大鼠模型中,OCS/NX@Cur 展现出卓越的抗炎、抗氧化与血管生成能力,可有效调节伤口炎症环境,促进肉芽组织及新生血管形成,并加速胶原蛋白沉积与再上皮化进程。这些研究结果表明,OCS/NX@Cur 具备优异的伤口修复性能,有望作为伤口敷料推动创面修复进程[5]。
图 6. 复合物 OCS/NX@Cur 促进伤口愈合[5]。
应用三:天然产物-金属离子
另一方面,天然产物还可通过配位金属离子形成纳米药物,用于癌症治疗。
天然产物与人体必需金属元素的自组装,既能发挥天然产物的化疗作用,又能通过外源性补充金属元素改善肿瘤微环境,从而实现治疗目的。常用的金属元素包括钙 (Ca)、镁 (Mg)、铁 (Fe)、铜 (Cu)、锰 (Mn)、锌 (Zn)、钴 (Co)、钼 (Mo)、镍 (Ni)、钒 (V) 和锡 (Sn) 等[6]。
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