随着纳米技术的兴起，癌症等高死亡率的疾病很可能已经找到了解决办法。纳米技术是一个新造的词，涵盖了纳米粒子在各种技术挑战中的应用。纳米粒子只是一种粒子，比如球体，其尺寸在纳米尺度上，也就是说，比人类头发的直径小10万倍。在生物医学应用的背景下，利用纳米粒子更好地治疗和诊断疾病已经在学术和工业团体中得到了广泛的研究和应用。这就是所谓的“纳米医学”，由纳米颗粒提供的有前途的药物。

图1所示。酶介导的纳米颗粒降解的艺术表现，以选择性地将药物输送到癌细胞的细胞核。

但是，为什么纳米颗粒的使用会为目前的癌症治疗(如化疗)提供一种真正的替代方案呢?化疗用抗癌药物治疗病人，抗癌药物本质上是杀死细胞的有毒分子，但毒素也会损害健康的组织和器官，从而产生严重的副作用。在最好的情况下，癌症在病人的生命受到威胁之前被切除。然而，在其他情况下，抗癌药物缺乏选择性会对患者的健康造成严重损害，导致治疗终止，甚至更糟。然而，通过使用多孔纳米颗粒作为纳米海绵，包裹数千个药物分子，药物可以选择性地运输和递送到癌症部位。因此，纳米医学有望预防目前癌症治疗引起的大多数副作用。

然而，科学界研究的大多数纳米颗粒在现实生活中的应用存在一个主要缺陷:生物积累颗粒在体内的潜在毒性。一旦纳米颗粒将其药物成分运送到目标部位，它们的命运通常是未知的，因此可能会造成健康风险。例如，许多金属纳米粒子已被应用于治疗和诊断应用，但在许多情况下，由于粒子缺乏生物降解性，阻碍了它们作为新药被诸如美国食品和药物管理局(FDA)等机构正式批准。

图2所示。纳米颗粒在酶介导降解前后的透射电镜图像。

相反，生物可降解的药物递送纳米系统，如脂质体，已经被FDA批准，目前应用于癌症治疗。脂质体是一种灵活的有机胶囊，可以容纳大量的药物。然而，尽管它们的柔韧性使其可生物降解，但众所周知，它也会导致癌症部位外的胶囊部分破裂，从而导致副作用。在我们的工作中，我们设计了可生物降解的多孔有机二氧化硅纳米颗粒，其具有前所未有的药物负载能力，并且可以在癌细胞内内化相关的pH变化时自主地将药物输送到癌细胞中。这些多孔纳米颗粒的刚性允许比脂质体(例如30%的重量)更高的药物负载(高达84%的重量)而不会泄漏药物，从而更好地控制癌症中的药物输送。
在我们的工作中提出的范式转变是酶介导的有机二氧化硅纳米颗粒的降解。二氧化硅是一种无机材料，以其生物相容性和在水介质中的缓慢溶解而闻名。因此，为了获得快速可生物降解的硅质颗粒，我们制备了苯基和丙酰胺有机含量为50%的颗粒。草酰胺基团模拟了体内存在的氨基酸，在此基础上，胰蛋白酶模型酶被应用于分解草酰胺，就像代谢生物学过程一样。这一发现代表了新一代的混合纳米颗粒，可以将药物输送到特定的含有蛋白质的器官中，用于疾病靶向治疗。量身定制的酶可食用纳米颗粒设计可能在不久的将来允许对预定的癌症器官进行更多的选择性治疗。

Jonas G. Croissant和Niveen M. Khashab
智能混合材料实验室，
先进膜与多孔材料中心，
沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学

出版

可生物降解的氧酰胺-苯乙烯基介孔有机二氧化硅纳米颗粒，具有前所未有的药物有效载荷，可在细胞中传递。
Croissant JG, Fatieiev Y, Julfakyan K, Lu J, Emwas AH, Anjum DH, Omar H, Tamanoi F, Zink JI, Khashab NM
2016年10月10日

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