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郑州大学史进进/刘军杰/王志豪 JCR 综述:口服微/纳米马达在突破胃肠道屏障领域的研究进展
2023-08-07  来源:高分子科技

  口服给药是治疗胃肠道疾病的一种方便的给药途径,患者依从性好。但口服药物的非特异性分布可能会引起严重的副作用。近年来,口服给药系统(ODDS)已被应用于将药物输送到胃肠道疾病部位,以减少副作用。然而,ODDS的递送效率受到胃肠道生理屏障的极大限制,如复杂漫长的胃肠道、黏液层和上皮屏障。微/纳米马达(MNMs)是一种微/纳米级递送系统,可以将各种能量转换为机械能从而产生自主运动。纳米材料突出的运动特性激发了靶向给药尤其是口服给药的发展。然而,关于口服纳米颗粒在胃肠道疾病治疗中的应用方面目前尚缺乏全面的综述。



  近日,郑州大学药学院史进进/刘军杰/王志豪团队基于口服药物递送的胃肠道屏障及口服微/纳米马达的相关研究基础,在Journal of Controlled Release上发表了题为Recent progress of micro/nanomotors to overcome physiological barriers in the gastrointestinal tract”的综述文章。该文章系统总结了口服药物在递送过程中面临的各种胃肠道相关生理屏障与口服微/纳米马达在突破胃肠道屏障领域的研究进展,详细介绍了各种生理屏障的特点与功能,以及其对药物递送的阻碍作用。根据不同的驱动机制,将用于克服胃肠道生理屏障的口服微/纳米马达进行了分类与优缺点分析(图1)。最后,基于口服微/纳米马达目前的应用环境,该文章总结概括了口服微/纳米马达未来在临床应用领域可能面临的各种挑战,并对口服微/纳米马达的未来发展方向进行了展望。 


1.根据不同推进机制,口服微/纳米马达分为化学驱动型、外场驱动型、生物驱动型三大类,并根据不同的推进特点,每种大类又被分为三个小类。图像从上往下逆时针方向分别为:化学驱动型(金属催化、酶催化、自发反应)、外场驱动型(磁驱动、光驱动、超声驱动)、生物驱动型(细胞、微藻、细菌)


  作者首先介绍了口服纳米药物递送系统在进入胃肠道后面临的递送障碍,这些障碍主要是一些胃肠道内存在的生理屏障,包括胃酸屏障、粘液屏障、肠上皮屏障(图2)。其中胃酸通过其低pH环境阻碍酸性不耐受的药物进入肠道,从而阻碍药物吸收;胃肠道中不断流动的粘液层通过致密的网状结构及流动清除机制将纳米药物清除胃肠道;另外,肠上皮细胞形成的紧密连接屏障阻碍纳米药物的吸收与渗透,这些生理屏障大大降低了口服纳米药物的递送效率。 


2. 口服药物递送系统面临的生理屏障。


  其次,作者介绍了口服微/纳米马达在克服胃肠道生理屏障领域的相关研究进展,并根据不同的驱动机制将各种口服微/纳米马达分为了化学驱动型、外场驱动型和生物驱动型三大类别,并进行了优缺点概括。在这一部分内容中,作者将各种类别的微/纳米马达进行了汇总,并介绍了每种微/纳米马达的类型、驱动机制和应用环境(表1)。 


1. 各种口服微/纳米马达在胃肠道递送领域的应用。

  接下来,作者将化学驱动型微/纳米马达分为化学催化型与自发反应型两种类型。其中,化学催化型微/纳米马达通过携带催化剂与催化反应底物的分解从而产生气体进行驱动,作者介绍了过氧化氢、脲酶、金属催化等各种实例。自发反应型微/纳米马达以自身作为燃料,与底物发生反应而实现驱动,如镁基、锰基微/纳米马达(图3)。 


3. 化学驱动型微/纳米马达在克服胃肠道生理屏障中的应用。


  接着,作者介绍了以外部物理场作为驱动力的外场驱动型微/纳米马达,并将外场驱动型微/纳米马达分为磁驱动、光驱动与超声驱动三类。在举例论证的同时,作者根据外场的施加条件、操作难度、设备成本和渗透效率等多方面对三种不同的外场驱动型微/纳米马达进行了评估与优缺点分析(图4)。 


4. 外场驱动型微/纳米马达在口服药物递送领域的应用


  随后,作者介绍了具有低免疫原性、高生物相容性及生物趋化特性的生物驱动型微/纳米马达,并将其分为细胞、微藻、细菌三类。根据不同的生物类型、作者分析了其趋化特性的差异,以及在胃肠道疾病递送领域的相关应用环境(图5)。 


5. 生物驱动型微/纳米马达在口服递送领域的应用。


  最后,作者介绍了口服微//纳米马达在实际应用时面临的机遇与挑战,并对未来的发展趋势和方向进行了展望。作者指出,融合多种功能的口服微/纳米马达或将成为未来的发展趋势,微/纳米马达会逐步向多样化、智能化和简便化的方向迈进。


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

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(责任编辑:xu)
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