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鄭州大學(xué)史進(jìn)進(jìn)/劉軍杰/王志豪 JCR 綜述：口服微/納米馬達(dá)在突破胃腸道屏障領(lǐng)域的研究進(jìn)展
2023-08-07  來(lái)源：高分子科技

  口服給藥是治療胃腸道疾病的一種方便的給藥途徑，患者依從性好。但口服藥物的非特異性分布可能會(huì)引起嚴(yán)重的副作用。近年來(lái)，口服給藥系統(tǒng)(ODDS)已被應(yīng)用于將藥物輸送到胃腸道疾病部位，以減少副作用。然而，ODDS的遞送效率受到胃腸道生理屏障的極大限制，如復(fù)雜漫長(zhǎng)的胃腸道、黏液層和上皮屏障。微/納米馬達(dá)(MNMs)是一種微/納米級(jí)遞送系統(tǒng)，可以將各種能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能從而產(chǎn)生自主運(yùn)動(dòng)。納米材料突出的運(yùn)動(dòng)特性激發(fā)了靶向給藥尤其是口服給藥的發(fā)展。然而，關(guān)于口服納米顆粒在胃腸道疾病治療中的應(yīng)用方面目前尚缺乏全面的綜述。



  近日，鄭州大學(xué)藥學(xué)院史進(jìn)進(jìn)/劉軍杰/王志豪團(tuán)隊(duì)基于口服藥物遞送的胃腸道屏障及口服微/納米馬達(dá)的相關(guān)研究基礎(chǔ)，在Journal of Controlled Release上發(fā)表了題為“Recent progress of micro/nanomotors to overcome physiological barriers in the gastrointestinal tract”的綜述文章。該文章系統(tǒng)總結(jié)了口服藥物在遞送過(guò)程中面臨的各種胃腸道相關(guān)生理屏障與口服微/納米馬達(dá)在突破胃腸道屏障領(lǐng)域的研究進(jìn)展，詳細(xì)介紹了各種生理屏障的特點(diǎn)與功能，以及其對(duì)藥物遞送的阻礙作用。根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，將用于克服胃腸道生理屏障的口服微/納米馬達(dá)進(jìn)行了分類(lèi)與優(yōu)缺點(diǎn)分析（圖1）。最后，基于口服微/納米馬達(dá)目前的應(yīng)用環(huán)境，該文章總結(jié)概括了口服微/納米馬達(dá)未來(lái)在臨床應(yīng)用領(lǐng)域可能面臨的各種挑戰(zhàn)，并對(duì)口服微/納米馬達(dá)的未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 


圖1.根據(jù)不同推進(jìn)機(jī)制，口服微/納米馬達(dá)分為化學(xué)驅(qū)動(dòng)型、外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型、生物驅(qū)動(dòng)型三大類(lèi)，并根據(jù)不同的推進(jìn)特點(diǎn)，每種大類(lèi)又被分為三個(gè)小類(lèi)。圖像從上往下逆時(shí)針?lè)较蚍謩e為：化學(xué)驅(qū)動(dòng)型（金屬催化、酶催化、自發(fā)反應(yīng)）、外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型（磁驅(qū)動(dòng)、光驅(qū)動(dòng)、超聲驅(qū)動(dòng)）、生物驅(qū)動(dòng)型（細(xì)胞、微藻、細(xì)菌）


  作者首先介紹了口服納米藥物遞送系統(tǒng)在進(jìn)入胃腸道后面臨的遞送障礙，這些障礙主要是一些胃腸道內(nèi)存在的生理屏障，包括胃酸屏障、粘液屏障、腸上皮屏障（圖2）。其中胃酸通過(guò)其低pH環(huán)境阻礙酸性不耐受的藥物進(jìn)入腸道，從而阻礙藥物吸收；胃腸道中不斷流動(dòng)的粘液層通過(guò)致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及流動(dòng)清除機(jī)制將納米藥物清除胃腸道；另外，腸上皮細(xì)胞形成的緊密連接屏障阻礙納米藥物的吸收與滲透，這些生理屏障大大降低了口服納米藥物的遞送效率。 


圖2. 口服藥物遞送系統(tǒng)面臨的生理屏障。


  其次，作者介紹了口服微/納米馬達(dá)在克服胃腸道生理屏障領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)展，并根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)制將各種口服微/納米馬達(dá)分為了化學(xué)驅(qū)動(dòng)型、外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型和生物驅(qū)動(dòng)型三大類(lèi)別，并進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)概括。在這一部分內(nèi)容中，作者將各種類(lèi)別的微/納米馬達(dá)進(jìn)行了匯總，并介紹了每種微/納米馬達(dá)的類(lèi)型、驅(qū)動(dòng)機(jī)制和應(yīng)用環(huán)境（表1）。 


表1. 各種口服微/納米馬達(dá)在胃腸道遞送領(lǐng)域的應(yīng)用。

  接下來(lái)，作者將化學(xué)驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)分為化學(xué)催化型與自發(fā)反應(yīng)型兩種類(lèi)型。其中，化學(xué)催化型微/納米馬達(dá)通過(guò)攜帶催化劑與催化反應(yīng)底物的分解從而產(chǎn)生氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，作者介紹了過(guò)氧化氫、脲酶、金屬催化等各種實(shí)例。自發(fā)反應(yīng)型微/納米馬達(dá)以自身作為燃料，與底物發(fā)生反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，如鎂基、錳基微/納米馬達(dá)（圖3）。 


圖3. 化學(xué)驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)在克服胃腸道生理屏障中的應(yīng)用。


  接著，作者介紹了以外部物理場(chǎng)作為驅(qū)動(dòng)力的外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)，并將外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)分為磁驅(qū)動(dòng)、光驅(qū)動(dòng)與超聲驅(qū)動(dòng)三類(lèi)。在舉例論證的同時(shí)，作者根據(jù)外場(chǎng)的施加條件、操作難度、設(shè)備成本和滲透效率等多方面對(duì)三種不同的外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)進(jìn)行了評(píng)估與優(yōu)缺點(diǎn)分析（圖4）。 


圖4. 外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)在口服藥物遞送領(lǐng)域的應(yīng)用


  隨后，作者介紹了具有低免疫原性、高生物相容性及生物趨化特性的生物驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)，并將其分為細(xì)胞、微藻、細(xì)菌三類(lèi)。根據(jù)不同的生物類(lèi)型、作者分析了其趨化特性的差異，以及在胃腸道疾病遞送領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用環(huán)境（圖5）。 


圖5. 生物驅(qū)動(dòng)型微/納米馬達(dá)在口服遞送領(lǐng)域的應(yīng)用。


  最后，作者介紹了口服微/微/納米馬達(dá)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和方向進(jìn)行了展望。作者指出，融合多種功能的口服微/納米馬達(dá)或?qū)⒊蔀槲磥?lái)的發(fā)展趨勢(shì)，微/納米馬達(dá)會(huì)逐步向多樣化、智能化和簡(jiǎn)便化的方向邁進(jìn)。


  全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365923004297?via%3Dihub

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