在临床上，大多数抗肿瘤药物因其对正常细胞的毒性而普遍受到限制。于是研究者们思考采用一些纳米粒子，比如脂质体、高分子聚合物、介孔二氧化硅、碳纳米管、金等，装载抗肿瘤药物，使其能通过肿瘤新生血管的高通透性和滞留(enhanced permeability and retention,EPR)效应，积聚在肿瘤组织，从而减少药物对正常细胞的毒性。然而EPR效应属于被动靶向机制，一方面，纳米粒子进入体内后很容易被体内的蛋白质等保护系统清除，另一方面，当纳米粒子通过肿瘤区域时，同肿瘤组织表面接触时间短，很难大量积聚于肿瘤区域。因此为了更好地让纳米材料主动靶向肿瘤区域，近年来，核酸适配体作为一个新兴靶向分子被引入连接到不同的纳米材料。

核酸适配体(aptamer)是一类寡核苷酸片段,包括核糖核酸(RNA)和单链脱氧核糖核酸(ssDNA)，可与不同的靶标分子高亲和力特异性结合。核酸适配体体外筛选过程被称为指数富集配体的系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术，这个方法在1990年首次报道于Szostak和Gold研究组^{[1, 2]}。SELEX技术大致分为三个过程^[3]：首先，建立一个大约10¹²~10¹⁵随机组合的单链寡核苷酸库；然后，将寡核苷酸库与靶标分子共反应，这样，与靶标分子有亲和力的DNA或RNA就会从中筛选分离出来；最后，这些与靶标分子有亲和力的DNA或RNA通过PCR来放大又产生一个新的寡核苷酸库，用于下一回合的筛选。经过十几轮的重复筛选，最后得到与靶标分子有高亲和力的核酸适配体^[4]。因为SELEX技术是一个可与不同靶标共反应的体外化学过程，所以核酸适配体可以特异连接到核苷酸、氨基酸、碳水化合物、染料、抗生素、肽和蛋白质、细胞、有机和无机分子等。由于这些特殊性能，核酸适配体可根据要求用于执行多种功能。比如诊断，治疗，生物传感和药物靶向输送。

Song，Lee，Yang，Li，Ashrafuzzaman等^{[5, 6, 7, 8, 9]} 国外文献以及杨传旭、朱 尧、王国庆等^{[10, 11, 12]}国内文献已经介绍过核酸适配体用于适配体传感的电化学、质敏、光学等信号的检测以及作为药物的治疗等相关研究情况，下面主要介绍核酸适配体结合不同纳米材料的肿瘤靶向治疗。

某些核酸适配体本身便可用于疾病的治疗。Macugen(VEGF₁₆₅特异性核酸适配体),一种聚乙二醇(PEG)化的核酸适配体，是一种减缓老年性黄斑变性视力减退的商业化药品^[13]。AS1411(核仁蛋白特异核酸适配体)，可抑制多种类型的癌细胞增殖并诱导其死亡^{[14, 15]}。此外，ARC1779(血管性血友病因子特异核酸适配体)可用于颈动脉疾病,NU172(凝血酶特异核酸适配体)可用于抗凝治疗,目前都已进入临床试验^[16]。除了核酸适配体本身可用于治疗外，将药物插入核酸适配体也可用于靶向治疗^[17]。

然而核酸适配体药物系统进入体内，在到达靶点前很容易提前药物释放，并且很快循环清除，不利于药物的作用效果。相比之下，将核酸适配体连接到纳米粒子作为靶向输送系统已成为研究新热点，其可减少药物对正常细胞的毒性，或是在纳米粒子表面进行修饰，提高体内循环时间，控制药物释放过程。

金纳米粒子(Au nanoparticles,Au NPs)由于其特殊性能，作为药物输送载体有极大的优势。首先，金纳米粒子是高稳定性和生物相容性的材料，再次，金纳米粒子粒径很小，形态可调节，利于通过EPR累积在肿瘤靶区。第三，易于表面功能化。为了满足金纳米粒子的靶向性，将金纳米粒子与核酸适配体结合起来，用于药物的靶向输送。

Huang等^[18]建立了使用光热来有效靶向治疗癌细胞的金-银-适配体偶联纳米粒子(Apt-NPs)复合物系统。大多数纳米材料常常需要一个相对较高功率的激光辐照引起细胞死亡，相比之下,因金-银纳米材料高吸收的特点，只需采用8.5×10 ⁴ W / m²的激光照射就能引起93(±11)% Apt-NPs靶向的细胞死亡。此外，因核酸适配体特异识别能力,采取一定激光辐照，约50(±1)%的靶标白血病CEM细胞受损,而87(±1)%的对照白血病NB-4细胞完好无损，说明该系统能有效降低治疗激光辐照能量而不引起正常细胞损伤。

Luo等^[19]设计了一个适配体偶联金纳米粒子(apt-Au NPs)用于药物靶向传递,将PTK7蛋白适配体sgc8c连接在AuNPs表面。 适配体改装后形成的寡核苷酸重复序列用于阿霉素(doxorubicin，DOX)的装载。当apt-Au NPs在对应的共振波长下照射时,apt-Au NPs系统就会释放出阿霉素。同时流式细胞术和原子吸收谱分析结果表明,apt-Au NPs靶向连接到细胞是AuNPs的3.7倍左右。MTT也证明该系统对高表达目的蛋白的细胞杀伤作用更强。因此,核酸适配体功能化的AuNPs可以作为靶向药物的载体，通过激光辐照以实现远程控制功能。

Du等^[20]将细胞朊病毒蛋白质(PrPC)的DNA寡核苷酸适配体修饰在金纳米粒子表面，并将阿霉素和适配体结合，用于神经母细胞瘤的靶向癌症治疗。通过体外毒性测定和荧光成像结果表明,金纳米粒子介导的apt-DOX是一个针对神经母细胞瘤的有效的治疗剂。

光敏金纳米粒子与核酸适配体的结合在抗肿瘤药物的靶向输送临床治疗中表现出良好的应用前景。

近些年，由于介孔二氧化硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticle，MSN)独特的特点,如热稳定性、可调的孔隙大小、大的装载能力、表面易修饰性，已成为很有前景的纳米载体。MSN是表面有孔结构材料，作为载体时，可通过使用不同的孔道封堵剂，响应不同刺激(包括氧化还原、pH值、温度、酶、光、竞争结合等)来释放内部封装药物。

将核酸适配体结合到介孔二氧化硅纳米粒子上，使其既可以作为介孔二氧化硅纳米粒子的孔道封堵剂，同时又可以用作靶向剂。使得纳米粒子可以靶向到达靶区，然后通过适配体响应刺激来引起药物定点释放。现已成为化学纳米科学的前沿。

Zhu等^[21]建立了一个介孔二氧化硅结合核酸适配体的系统用于细胞靶向和胞内药物缓释。在介孔二氧化硅表面包被一层聚电解质多层膜(PEM)，介孔二氧化硅纳米颗粒因其高比表面积、大装载能力用作药物容器。聚电解质多层膜(PEM)包被外层可防止药物在输送过程中的过早泄漏，DNA核酸适配体用作对癌细胞的靶向识别。通过粒子的靶向识别能力和细胞内环境的刺激响应来达到药物的控释,这种类型的复合材料可以成为抗肿瘤治疗中的非常有前景的药物运载工具。

Yang等^[22]构建了介孔二氧化硅包裹金纳米棒作为药物载体的纳米粒子，纳米粒子表面连接了一条单链DNA1，接着用另一条链DNA2与DNA1通过碱基互补配对连接起来，该DNA2链包含AS1411核酸适配体碱基序列，同时又延续了一段可与DNA1链互补的碱基序列，使得AS1411可同时作为粒子的药物封装剂和靶向剂。将纳米粒子给予与金棒匹配吸收峰的激光照射，引起DNA双链的变性，从而双链断裂，纳米粒子内的药物释放出来。体外寻靶实验证实，荧光标记的适配体耦合纳米粒子在靶标MCF-7细胞的荧光信号要远强于无适配体耦合纳米粒子在MCF-7细胞。证明该纳米系统可很好地利用适配体响应激光来达到药物的控制释放目的。

超顺磁性氧化铁纳米粒子(superparamagnetic iron oxide nanoparticles，SPIONs)，是人体生物相容性很好的纳米材料，非常有利于体内应用。同时，其表面可被有机聚合物或无机金属修饰。其特异磁性功能，可以用于核磁共振成像检测，也可通过施加外部磁场引导纳米粒子在靶区用于药物输送和磁热治疗。

Yu等^[23]设计了修饰核酸适配体的热交联超顺磁性氧化铁纳米粒子(apt-TCL-SPIONs)作为前列腺癌的靶向纳米治疗诊断剂。它可以帮助前列腺肿瘤通过核磁共振(MRI)更好地在体内显像，同时可装载药物靶向到达肿瘤区域治疗。实验采用的是靶向前列腺特异膜抗原(PSMA)的单链寡核苷酸适配体，将阿霉素(DOX)插入富含CG序列的适配体中，当载药纳米粒加入PSMA阳性的前列腺癌LNCaP细胞时，体外观察到细胞存活率较其他组的明显降低。在体内实验中，将载药纳米粒用于小鼠LNCaP前列腺癌移植瘤模型，核磁共振显像显示了纳米粒子在肿瘤部位很好地靶向积聚,同时，在一定时期内观察到小鼠瘤体体积缩小，而对照组不明显。该系统很好地呈现了一种集诊断和靶向药物输送于一体的诊断治疗模式，为今后临床肿瘤诊疗一体化打下又一基础。

单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes，SWNTs)具有独特的优势属性,包括细胞膜渗透性好,装载能力高,体内循环时间长以及内在荧光,可进行光热光谱分析、具有光声拉曼属性等，正在成为癌症诊断和运载化疗药物的优势工具^[24]。单壁碳纳米管是两端开口结构，各种分子都能比较容易地进出纳米管；内部和外部分界明显，使得不同的分子都能较稳定存在于纳米管；同时可以通过内吞、扩散等多种方式进入细胞而不对细胞造成伤害。如今，碳纳米管由于具有很好的生物相容性、低毒性和特殊的理化性质，在医学领域被广泛研究。

Zhang等^[25]将AS1411适配体连接到单壁碳纳米管表面，成为一种新型靶向和光热治疗传输药物系统，将阿霉素作为模型药物高效地装载入纳米材料中，可通过PH响应来控制药物的释放。同时该复合系统还展示了对EC-109食管癌细胞的可光热药物协同治疗作用。

脂质体是目前最成功的药物输送载体，美国食品和药品管理局(FDA)已经批准约30多种脂质体系统进入临床疾病的治疗。它们可以将亲水性的治疗剂包裹在内部或是将疏水性药物装在脂质双分子层膜上。脂质体载药以前的机理主要也是通过肿瘤组织的EPR效应。为了实现更特异的靶向，核酸适配体功能化脂质体进入研究者的视野。

Cao等^[26]采用了AS1411核酸适配体功能化脂质体，同时将顺铂装载其内，验证了该药物输送系统可靶向连接到核仁蛋白过度表达的MCF-7细胞，而较少连接到前列腺癌LNCaP细胞。Kang等^[27]构建了sgc8核酸适配体修饰的脂质体，脂质体包上了一层PEG来增加脂质体和核酸适配体的稳定性。结果流式细胞术显示，sgc8适配体-脂质体粒子特异连接到靶标白血病CEM-CCRF细胞，而不特异连接到非靶标白血病NB4细胞。

Ara等^[28]采用AraHH036适配体连接PEG化的脂质体用于靶向小鼠肿瘤内皮细胞(mTECs)。定量采用适配体包含率为1mol%、5 mol%、10 mol%的纳米粒子与未适配体修饰的纳米粒子作为对比，同小鼠肿瘤内皮细胞(mTECs)共孵育，观察细胞摄取情况。该纳米系统的Kd亲和力常数是142nM。接着使用基于适配子的蛋白质组学方法,适体的分子靶蛋白被确认为热休克蛋白70(HSP70)。

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)，是一种可生物降解的高分子有机化合物，在美国PLGA已经通过了FDA认证。其具有良好的生物相容性、体内无毒性、良好的成囊和成膜的性能，在医药、医用材料等领域广泛应用。

Farokhzad等^[29]利用PEG修饰的PLGA纳米颗粒装载多西他赛(docetaxel，Dtxl)，同时表面连接A10 RNA核酸适配体用于靶向识别细胞外的前列腺特异膜抗原(PSMA)。他们不仅在体外实验进行了效果验证，更首次研究了装载多西他赛且适配体连接纳米粒子(Dtxl-NP-Apt)的体内实验效果，实验结果表明，采用Dtxl-NP-Apt纳米颗粒处理LNCaP前列腺癌转移瘤的小鼠存活率是100%，而未适配体连接的Dtxl-NP处理的转移瘤小鼠存活率仅57%，而只有Dtxl处理的转移瘤小鼠存活率只有14%。随后，他们^[30] 又采用A10适配体连接PLGA-PEG纳米粒子用作Pt(IV)前体药物运输。这些研究都表明该纳米粒子药物输送系统能降低药物治疗剂量，有效杀死肿瘤细胞。

近年来，可生物降解的脂质-高分子混合纳米粒子,利用两种材料的优势属性结合构成了一个新颖的药物输送系统。Aravind等^[31]研究了PEG化的卵磷脂和PLGA杂化纳米粒子连接AS1411适配体后的药物装载及释放效果，并通过共聚焦显微镜和流式细胞术对比观察了两个不同细胞株 MCF-7、GI-1和两个正常细胞株 L929、HMEC的纳米粒子摄取情况。Li等^[32]也利用PEG修饰的外表面覆有卵磷脂的PLGA纳米颗粒装载姜黄素，同时表面连接特异靶向EpCAM(上皮细胞粘附分子)蛋白的RNA核酸适配体，证明了表面有EpCAM 蛋白表达的HT29 人结肠癌细胞株比没有EpCAM蛋白表达的HEK293T细胞株纳米粒子摄取率更高。

除上所述，还有一些新颖纳米材料与核酸适配体连接用于靶向药物输送和治疗的报道。如Liu等^[33]综述了水凝胶系统联合适配体对肿瘤的检测、药物的控制释放以及肿瘤靶向治疗。Bagalkot等^{[34, 35]}报道的新型智能量子点联合适配体的纳米系统，既可以作为荧光成像剂又可作为药物运载工具。Xie等^[36]设计的血清白蛋白纳米粒子联合适配体等。

近些年来，核酸适配体因其独特的性能优势，引起了生物医学研究者的广泛关注。核酸适配体是低免疫源性分子,因为核酸通常不被人体免疫系统认为是外来剂^[37]。核酸适配体因其构象灵活可折叠成独特的三维结构,在核酸的官能团和靶标之间会形成特异的连接^{[38, 39, 40]}，可增加连接的亲和性。另外，适配体成本低廉、稳定性佳都使其成为利于有效按需使用的前景材料。

通过总结近年来核酸适配体与不同纳米粒子结合用于肿瘤的靶向治疗研究，可以看出核酸适配体具有非同寻常的分子识别和靶向能力，我们研究小组也正在研究核酸适配体与PLGA纳米球或介孔二氧化硅球结合，用于肿瘤的靶向显像和治疗，达到诊疗一体化目的。当然，核酸适配体在生物医学应用发展中仍存一些不容忽视的问题。比如核酸酶是否影响适配体体内的稳定性，小分子物质的适配体是否进入体内易被肾系统快速清除^[41]，还有现在的研究大都属于体外测试，体内实际靶向性能是否可观。目前适配体同各种不同特性的纳米粒子结合用于生物医学还处于研究初期，为了发挥这些生物材料的全部潜力,更多的体内测试和临床相关实验仍是现今研究的重点。同时肿瘤的诊断和治疗一体化是未来发展的重要方向，设计制备更多具有多功能的生物功能材料无疑是这一领域的发展趋势。随着适体技术的发展完善，纳米材料的不断改进和创新,有望在不久的将来，新一代适体结合纳米材料在肿瘤的诊断治疗方面发挥重要作用。