聂广军团队系统介绍多功能生物分子纳米结构在癌症治疗中的综述

基于生物分子的纳米结构具有固有的多功能性，并具有多种生物活性，可用于癌症纳米医学。可以精确地编程生物分子的超分子特性，以设计智能药物传递载体，从而在单个设计中实现体内有效传递，靶向药物传递和组合疗法。

2021年5月19日，中国科学院国家纳米科学中心聂广军团队在Nature Reviews Materials（IF=71.19）在线发表题为“Multifunctional biomolecule nanostructures for cancer therapy”的综述文章，该综述讨论了基于生物分子的纳米结构，包括多糖，核酸，肽和蛋白质，并着重介绍了其为多功能纳米药物设计的巨大空间。该综述确定了可以通过基于生物分子的纳米结构解决的癌症纳米医学中的关键挑战，并调查了基于生物分子的纳米结构的独特生物活性，可编程性和体内行为。最后，该综述讨论了基于生物分子的纳米结构的合理设计，表征和制造中的挑战，并确定了需要克服的障碍才能实现临床转化。

纳米结构在生物医学应用中的主要优势是其多功能能力。纳米材料设计和修饰的灵活性使我们能够利用单个系统开发不同的纳米生物相互作用。这种多功能性对于治疗复杂而异质的疾病（例如癌症）尤其重要。可以在基于纳米结构的治疗方法中组合多种抗癌功能，包括靶向递送，顺序靶向，刺激反应性，治疗学，组合治疗等，以实现精细的治疗作用。然而，纳米结构在癌症治疗中的应用也面临一些挑战。例如，一系列生物屏障阻碍了纳米结构向靶组织的运输，从而限制了输送效率。另外，与游离药物相比，纳米制剂易于网状内皮清除，并且通常显示出有限的肿瘤渗透性。

因此，致力于开发专门克服或规避生物屏障，清除率和进入组织的渗透性有限的功能。纳米材料的种类繁多，进一步导致体内行为的多样性和复杂性，多种组分的引入会增加无法预测的功能丧失或不良反应的风险。因此，重要的是，在考虑纳米材料或功能单元的特定特性以及特定医学要求的情况下，明智地应用多功能纳米材料设计。

在癌症纳米医学中，已经探索了天然和工程化的生物分子（即多糖，核酸，肽和蛋白质）用于纳米结构的构建。这些生物分子通常是生物相容性和可生物降解的，并且通常固有地具有生物活性作为靶向剂和/或治疗剂。临床上已经使用了基于蛋白质的纳米制剂Abraxane（与白蛋白结合的紫杉醇），并且几种生物分子衍生的纳米结构目前正在临床试验中。

尽管脂质体和聚合物颗粒仍然是迄今为止获得最大转化成功的纳米平台，但基于生物分子的构建基块提供了无法在这些合成材料中轻松复制的特定特性。例如，可以精确地操纵肽和核酸材料的超分子相互作用，并且基于天然蛋白质的纳米系统可以在分子识别或酶促活性方面模拟蛋白质。重要的是，可以使用生物分子衍生的元素设计多功能策略，每种元素都有不同的特征和局限性。然而，在癌症纳米医学的广泛背景下，基于生物分子的纳米结构的整体观点仍然难以捉摸。在这篇综述中，讨论了基于生物分子的纳米材料，重点介绍了针对癌症和治疗的特定多功能特性。

版权声明：本文转自“iNature”，文章转载只为学术传播，不代表本号观点，无商业用途，版权归原作者所有，如涉及侵权问题，请联系我们，我们将及时修改或删除。

WOSCI沃斯编辑，耶鲁大学博士团队匠心打造，专注最新科学动态并提供各类科研学术指导，包括：前沿科学新闻、出版信息、期刊解析、SCI论文写作技巧、学术讲座、SCI论文润色等。