纳米药物载体由人工或天然高分子材料合成，其粒径在10~1000 nm之间^[1]，与传统的药物制剂相比具有诸多优势，如：靶向性强、粒径小、易修饰、副作用低、起效时间长、可透过机体屏障等^[2]，其在脑胶质瘤治疗中的作用越来越受到重视。本文将从常用于脑部递药的纳米载体、改造纳米载体增强其跨血脑屏障(Blood brain barrier,BBB)能力的方法，以及近年来纳米药物载体在胶质瘤治疗中的研究应用三个方面分别进行介绍。

不同的药物有不同的物理化学性质，选择合适的纳米载体不仅可以提高载药量和药物的稳定性，而且利于药效的发挥。纳米载体可根据材料和粒子形态进行分类，目前常用于脑部递药的纳米载体有脂质体、聚合物纳米颗粒、树枝状聚合物、纳米胶束和固体脂质纳米颗粒。

脑胶质瘤的发生虽然会一定程度的破坏BBB，但没有被破坏部分BBB仍限制着纳米药物载体进入胶质瘤细胞^[3]。而经过适当的改造后，纳米药物载体跨BBB的能力可明显提高，能够有效地抑制脑胶质瘤的生长。下面我们就纳米药物载体的改造方法进行介绍。

不同的纳米载体构造各不相同，其跨BBB的改造方式也各不一样。目前已知，药物可通过被动转运、载体介导转运、受体介导转运、吸附介导转运等方式透过BBB^[4]。根据药物跨BBB的机制，对纳米载体进行相应改造，可增强其跨BBB的能力。

与正常组织相比，肿瘤组织血供丰富、血管间隙宽、淋巴回流缺失，使得大分子物质或脂质颗粒在肿瘤组织具有高通透和高滞留效应，这种效应称为实体瘤的高通透性和滞留效应(enhanced permeability and retention effect，EPR效应)^[5]。正常情况，纳米颗粒不能通过BBB，而肿瘤存在时，BBB渗透性增加，纳米颗粒则可通过。通过EPR效应提高肿瘤组织的药物浓度，即被动转运。在血液中胶体颗粒稳定性差，会被巨噬细胞、kupper细胞等网状内皮细胞很快清除。研究表明，在纳米颗粒表面修饰糖脂、聚乙二醇等亲水性基团，可避免颗粒与网状内皮细胞发生作用，延长药物血浆半衰期，增加血液中药物浓度^[6]。在纳米颗粒的表面修饰表面活性剂，如多山醇酯、泊洛沙姆，能增强内皮细胞脂质流动，促进药物跨BBB。此两种方法均可提高纳米药物载体跨BBB的能力。Nance等^[7]用乙二醇包被含有紫衫醇的聚乳酸-羟基乙酸纳米颗粒，发现70 nm大小的纳米颗粒在1s时渗透速度比相似大小未修饰乙二醇的纳米颗粒快110倍(图 1A)。与单纯的紫杉醇和未包被乙二醇的纳米载体药物相比，其能够更好的抑制恶性胶质瘤的生长(图 1B)。Wilson等^[8]用1%多山醇酯80包被含有安吉四氢吖啶的聚n-氰基丙烯酸正丁酯纳米颗粒，和未被包被的纳米颗粒相比，其在肝、脾等组织中含量减少。与单用安吉四氢吖啶和未包被的纳米颗粒相比，包被的纳米颗粒能更好的在脑组织中聚集。脑部递药纳米载体的功效不仅受到表面活性剂的影响，还与核心聚合物、所载药物和载体本身的稳定性有关^[9]。

图 1 不同脂质体在肿瘤内扩散系数和抑制在体肿瘤生长效果的比较。A. 纳米载体在肿瘤组织中的的扩散系数。 B. 表达荧光素酶9L胶质肉瘤细胞小鼠肿瘤模型活体成像。

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BBB表面存在许多内源性营养物质传导系统，这些系统在介导营养物质入脑的同时也可用来传输纳米载体。当前被用于主动靶向跨BBB的传导系统主要有两种：载体介导转运(carrier-mediated transport，CMT)和受体介导转运(receptor-mediated transcytosis，RMT)。

BBB内皮细胞表面已鉴定出20多种载体蛋白^[10]，这些载体蛋白可以介导葡萄糖、氨基酸、核苷等营养物质入脑。若将纳米载体设计成该类载体蛋白的底物，则可以像营养物质一样被转运进脑。Qin等通过葡萄糖转运载体途径设计具有脑靶向功能的脂质体纳米颗粒，发现具有靶向功能的纳米载体对毛细血管内皮细胞的毒性低于普通的脂质体载体^[11]，其AUC_0-t和Cmax值均高于对照组。体外BBB模型证实，随着脂质体被修饰的糖基量增加，脂质体纳米颗粒跨BBB能力也逐渐增强。

RMT是目前研究较为成熟的靶向策略之一，BBB内皮细胞表面存在许多特异性受体，可介导胰岛素、胰岛素样生长因子、转铁蛋白、低密度脂蛋白等物质通过BBB^[12]。在纳米载体表面修饰特定配基，能提高纳米载体与受体的亲和性。

Dieu等^[13]在聚二甲基硅氧烷嵌合聚2-甲基-2-噁唑啉(PDMS-b-PMOXA)的两亲性共聚物表面连接抗人胰岛素受体抗体83-14，在体外BBB模型中用过量的游离抗体与胰岛素受体竞争性结合后发现，修饰抗体的纳米载体跨BBB能力明显增强。Zhang等^[14]通过转铁蛋白修饰装载有紫杉醇的混合胶束加强其对BBB的穿透能力，发现修饰转铁蛋白能够显著提高小鼠初级脑毛细血管内皮细胞对胶束的吸收，其吸收量是未修饰转铁蛋白胶束的2.4倍。Demeule等^[15]报道一种起源于抑肽酶Kunitz结构域的肽angiopep-2，其与低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1)结合，具有较高的BBB穿透能力。Li等^[16]通过angiopep-2修饰纳米颗粒增强化疗药物DOX和基因治疗药物pORF-hTRAIL对胶质瘤的疗效。首先，将DOX插入到Trail中形成一个稳定的复合体，然后，同修饰有angiopep-2配基的高树枝状聚L赖氨酸压缩复合体形成纳米共同转运系统。相比于对照组，修饰angiopep-2的纳米载体药物在鼠脑中浓度明显增高，能够有效促进肿瘤细胞凋亡、提高小鼠的中位生存期。当前，通过琥珀酰将三分子紫杉醇和一分子angiopep-2连接到一起的化疗药物ANG1005已处于临床试验阶段，成为第一个在临床上利用LRP1跨BBB治疗脑胶质瘤的药物。

但胰岛素受体、转铁蛋白受体和低密度脂蛋白受体这三种转运体有一个共同缺陷：全身广泛表达，严重影响脑组织对药物的摄取。因此部分学者着手研究神经系统特异性转运体，如FC5和RVG29。FC5属于纳米抗体，可与脑血管内皮表面糖蛋白TMEM-30A特异性结合，跨膜后结构基本不被破坏，已被用于修饰脂质体递送化疗药物阿霉素的研究^[17]。RVG29是狂犬病毒糖蛋白的一个结构域，能与神经性nACh受体特异性结合，其修饰的纳米载体已用于神经退行性疾病的研究^[18]。当然并不是所有脑内配体都适合直接用于修饰纳米载体，有些配体需要进行适当改造。Wei等发现^LCDX(L-肽配体)的同分异构体^DCDX能与nAChR(烟碱样乙酰胆碱受体)很好的结合，可用于改造纳米载体^[19]。与脑组织内本身存在的^LCDX不同，^DCDX能够有效地抑制溶酶体的降解，其穿过BBB的能力高于^LCDX。^DCDX修饰脂质体包载DOX形成的纳米载体，比用^LCDX修饰的脂质体纳米药物载体和单纯的DOX治疗胶质瘤都有效。免疫荧光标记发现，^DCDX修饰的药物在大脑部位荧光强度最高(图 2A)。在相同的给药方式下，用^DCDX修饰的药物治疗小鼠，其平均中位生存期为33.5天，而^LCDX修饰的药物和单纯的DOX治疗的小鼠平均中位生存期则分别为28天和24天(图 2B)。

图 2 不同类型脂质体在裸鼠体内的分布以及对胶质瘤模型生存期的影响。A：罗丹明荧光标记的脂质体在裸鼠体内的分布状况。B：裸鼠U87胶质母细胞瘤模型生存曲线。

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吸附介导的脑内转运是利用带正电荷的纳米载体，与BBB内皮细胞表面的负电荷相互吸引而介导细胞内吞转运。阳离子纳米颗粒的特异性低，在体内会被广泛地吸收^[20]，降低纳米载体表面的正电荷可减轻这一副作用。然而，降低纳米载体表面正电荷的同时其与内皮细胞的吸附作用也会随之降低，因此通过吸附途径加强纳米载体跨BBB的作用受到限制。细胞旁路途径目前多采用渗透性高的药物，来暂时收缩BBB的内皮细胞、开放旁路通道，以增加抗癌药物在肿瘤组织中的浓度^[21]。因为此种方法药物选择性低、靶向性差，所以在实际应用中受到限制。与未经改造的纳米药物载体相比，改造之后的纳米药物载体跨BBB的能力显著提高，可更好地应用于脑胶质瘤的治疗。然而用纳米药物载体治疗胶质瘤不能仅考虑其跨BBB的问题，更应该考虑载体跨BBB后所处的肿瘤微环境。只有制备出在胶质瘤特殊微环境中能够特异性释药的纳米药物载体，才能最大程度的提高纳米载体在胶质瘤治疗中的应用，提高胶质瘤治疗效果。

随着胶质瘤治疗要求的提高，对化疗药物的要求也随之提高，单纯具有跨BBB功能的纳米药物载体已不能满足临床需要。细胞信号转导途径和相关基因在胶质瘤发生、发展中的作用逐步阐明，使胶质瘤的分子靶向治疗成为可能^[22]。目前，在胶质瘤细胞已发现多种治疗靶点，如表皮生长因子受体、血管内皮细胞生长因子受体、血小板源性生长因子受体、基质金属蛋白酶、肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体等。作为新型的药物载体，纳米载体可修饰胶质瘤细胞治疗靶点，能携带化疗药物和基因治疗药物，可根据肿瘤细胞的特殊微环境调节药物释放，实现胶质瘤细胞和BBB内皮细胞的双靶向。Shao等^[23]针对肿瘤细胞内高浓度GSH能够有效断裂二硫键的微环境，设计了用二硫键控制药物释放、用脱氢抗坏血酸靶向胶质瘤细胞的新型纳米载体药物。结果显示周围覆盖二硫键的纳米载体比未覆盖的载体粒径小、表面所带正电荷低(表 1)，修饰后的靶向纳米载体的细胞摄取率从10 mol%上升到40 mol%。用改造后的药物载体治疗胶质瘤小鼠模型，结果显示肿瘤组织的药物浓度明显高于正常组织，小鼠中位生存明显提高。Yang等^[24]用具有双重靶向功能的angiopep-2和具有渗透性活性的neuropilin-1受体共同修饰纳米载体，携带基因药siRNA和化疗药阿霉素治疗胶质瘤，抑瘤实验显示，改造后药物的IC₅₀值明显低于对照组，其凋亡指数是对照组的8.3倍。Gao等^[25]根据胶质瘤细胞表面带有的基质金属蛋白酶-2(MMP-2)设计可裂解的PLGLAG连接片段，将具有渗透胶质瘤细胞功能的正电荷渗透肽R8很好的隐藏了起来，实现了纳米药物载体对胶质瘤的双靶向治疗(图 3)。

图 3 利用MMP-2设计的纳米载体跨BBB靶向治疗脑胶质瘤模型示意图

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目前大多数化疗药物都难以有效地通过BBB到达脑胶质瘤细胞，且副作用高，对人体危害大。纳米药物载体具有易修饰性，可以携带基因药物和化疗药物，可以提高药物跨BBB的能力，能够实现对BBB和胶质瘤细胞的双重靶向。在提高药效和血浆半衰期的同时，有效地降低了药物的副作用，为药物治疗脑胶质瘤带来了新希望。然而，纳米药物载体也有诸多缺陷仍未解决，现已证实吸入纳米材料会对小鼠多个脏器产生不良反应，对脑组织也会产生一定的毒性^[26]。不同的纳米材料对脑组织的毒性并不相同，其具体机理仍待阐明。目前大多数纳米药物载体还处在临床前研究阶段，寻找低廉、安全、高效的纳米药物载体将是未来研究的方向。