解读纳米医疗纳米药物正在成为制药领域的新宠

编者按：本文来自微信大众号“动脉网”（ID：vcbeat），作者张弦，36氪经授权发布。

精准医疗是近年来最抢手的概念。从确诊、医治到预后，医疗的各个环节上都在寻觅适宜的办法来完成精准医疗。详细到药物研制进程中，精准医治不只体现在靶向药的准确制导，还包含新式生物制剂带来的精准投递办法。现在，以纳米资料为载体的纳米药物正在成为制药范畴的新宠，影响着原有的药物研制办法。

纳米药物：以纳米级资料为载体的药物

纳米医药能够广义地界说为纳米级资料在改进人类健康方面的运用。这包含医用前期确诊和防备运用的开展，对许多要挟生命的疾病的确诊、医治和随访的改进，包含癌症、心血管疾病、糖尿病、艾滋病、阿尔茨海默氏症、帕金森病以及各种炎症和流行症。

纳米资料的尺度规划为1-100nm，与DNA等根本生物资料巨细相仿，但外表积大大添加，其运用从药物和基因传递再到生物医学成像都有触及。

纳米药物具有颗粒小、比外表积大、外表反响活性高、活性中心多、吸附才能强等特性。运用纳米资料作为药物载体能够前进药物的吸收运用率，完成高效靶向物投递，延伸药物耗费半衰期，并削减对正常安排的有害副效果。

纳米药物颗粒的开发配方包含聚合物纳米粒子、胶束、脂质体、树枝状大分子、金属纳米粒子、固体脂质纳米粒子等。1995年，研讨人员发布了第一种依据脂质体的纳米药物 Doxorubicin，用于医治肿瘤。时至今日，因为科学的迅速开展，人们现已开发了大约50种依据纳米颗粒的药物。

纳米药物与生物环境（分子、细胞、器官等层级）的彼此效果依据颗粒与生物介质之间一系列杂乱的彼此反响。而每个生物环境都是绝无仅有的，纳米颗粒的粒径、形状、摆放办法、外表电荷散布和外表化学就成了决议纳米药物与其周围介质反响功率的要害要素。

纳米药物首要受三个要素影响：分子散布特征（biodistribution characteristics）、细胞吸取率和终究被安排铲除的机制。药物的尺度决议了其怎么被身体铲除。尺度小于10nm的颗粒会被肾脏铲除；而尺度大于10nm的颗粒则会经过肝脏和单核吞噬细胞体系消除。

BCC研讨于本年九月的陈述中标明，估计生命科学范畴纳米结构运用的销量（例如纳米颗粒、纳米球、纳米胶囊和量子点）将在未来五年内持续增加。生命科学纳米结构运用的全球商场在2019年将抵达178亿美元，估计到2024年将抵达338亿美元，未来五年的复合年增加率估计为13.7％。

金纳米粒子（GNPs）：既能载药，也能医治

纳米载体具有前进肿瘤安排浸透率和保存率效应(EPR)的才能。此外，纳米药物还具有以下优势：负载多种药物发挥药物的联合医治效果；靶向运送特异药物至肿瘤细胞以及肿瘤微环境；依据新式成像技能同步可视化肿瘤医治效应；延伸药物循环时刻；操控药物开释；以及最优化医治方案以前进患者的依从性。

值得一提的是，许多广泛运用的传统化疗药物(如紫杉烷及阿霉素)均有较强的副效果，并使多种肿瘤对其发生耐药骤变，这为肿瘤的医治带来了新的应战。而现有的多项研讨标明纳米药物具有战胜上述问题的潜力。

纳米医学研讨的一个特别活泼的范畴是功用化金纳米粒子的规划，作为生物医学成像和药物运送的多用处药剂。纳米金因其在可见光到近红外（NIR）波长的强光学活动而出名，而且正在活跃研讨光学成像办法的比照剂。特别是750到1300nm之间的NIR光谱为经过安排的光学吸收供给了“生物学窗口”，因为血红蛋白、生物色素和水削弱了其他的波长。

新一波研讨金纳米粒子的热潮，部分原因是因为各向异性 (anistropic) 金粒子的可扩展组成工序 (scalable synthesis) 有了新发展。例如，现在现已能够制备长度远低于100nm的金纳米棒（GNR），而且它们的高效NIR（可见光到近红外光）吸收率能够大大前进医学光学成效办法的规划，如光学相干断层扫描（OCT）和光声层析成像（PAT）。

可是，金纳米粒子不只仅是被迫成像剂和载体：其吸收的光子大部分转化为热量，发生激烈的光热效应。在高金纳米粒浓度和高激光功率下，这些光热效应能够以较低功率的照耀发生较温文的高温办法，导致邻近细胞和安排的融化，用更奇妙的办法增强医治效果。这些效应激发了纳米医学的新概念，其间光热效应与确诊成像或与药物相结合，带来了新式联合疗法。

纳米药物与微流控结合规划的投递体系或将带来职业新变化

尽管纳米医学的远景宽广，但比较于曩昔30-40年间对该范畴的投入，其在临床和商业上的产出却非常有限。配方组成的问题、缺少量产办法、有限的表征办法和严厉的监管要求，这些都是导致产出有限的要素。

开发多种成分的临床规划纳米药物，首要应战是对产品组成量和共同性的逐渐增加的要求。尽管纳米药物在临床前阶段现已取得了很大的发展，可是完成有用的临床表现才是最要害的问题。例如，把20克的小鼠量级药物运送扩展人体重量级其他药物运送，还有触及多个典型医治确诊进程（例如，超声，离心，灭菌和冻干）的组成程序，这些程序的人力功率较低，而且或许在大规划下发生共同性问题。

在研制实验室中，组成进程能够被轻松优化并进行重复实验；可是，到现在为止，还没有可用于具有多种组分的可重复性好的医治确诊纳米结构的工业化制作方案。此外，了解多组分药物转运体系和纳米结构在体内的降解和分泌是至关重要的，这些要素尚不清楚，且这些工作机能在被FDA同意用于商业医学实践用处之前需要被研讨清楚。

在曩昔的十年曾研讨人员提出，微流体学（microfluidics）或许有潜力处理这些问题，并影响药物研讨和开发的办法，政府机构现在也在支撑这方面的测验。

众所周知，制药职业更新换代和习惯新变化新技能的速度很慢。可是，跟着微流体技能的不断前进，未来有或许会处理纳米药物从实验室到临床抵达效果共同的问题，然后完成纳米医学产品的大规划商业化。

此外，微流体技能、3D打印等支撑技能的前进或许能够在未来协助纳米医学职业完成廉价和规范化的流体设备，并为个性化医疗、药物出产和可穿戴技能等范畴的新运用拓荒了或许性。

毫无疑问，纳米医学有时机带来更好的医疗保健效果。到2025年，纳米医药商场或许抵达3508亿美元。依据Market Research Engine的另一份陈述，到2024年，欧洲的药物投递商场将抵达5360亿美元。确诊性纳米医学办法当下收到的经济鼓励，应该会是鼓励纳米医学迈入临床医治的重要一步。

以金属纳米资料为首要技能手段的纳米医药公司

Cytimmue Sciences：用于靶向肿瘤药物运送的专利胶体纳米金技能

CytImmune成立于1988年，已从一家成功的确诊公司转变为临床阶段的纳米医学公司，其中心重点是肿瘤靶向医治的发现、开发和商业化。该公司正在开发一系列多功用医治药物，将已知的抗癌药物与其专利的胶体金肿瘤靶向纳米技能结合起来。

CytImmune是纳米医学范畴的全球领导者，在美国、欧盟、日本和加拿大具有60多项已发布和正在请求的胶体金纳米技能专利。依据其Aurimune纳米医学渠道研制的胰腺癌医治药物CYT6091现已完成了一期临床实验。

CytImmune Sciences现在在研的药物首要有两款：

Aurmine（CYT6091）：第一代Aurimune渠道纳米疗法CYT-6091将附着有TNF分子的金纳米颗粒带着到肿瘤中以损坏其血管，使后续化学疗法能够穿透肿瘤并杀死内部的癌细胞。在一项成功的I期临床实验中，CYT-6091安全地向患者供给了有毒但高效剂量的抗癌剂TNF; 剂量水平是从前最大耐受剂量的三倍。在CYT-6091给药后24小时服用的安排样品显现纳米药物现已会集在肿瘤安排内，而不是在周围的健康安排内。

II期临床实验将结合二线医治规范来医治胰腺癌患者。有关二期实验的其他细节将发布在官方网站。

AuriTol（CYT2100）：第二代Aurimune渠道纳米医学CYT-21000除附着有TNF分子的金纳米颗粒外还带着紫杉醇。Aurimune是现在仅有能够一起供给生物制剂、TNF和小分子医治药紫杉醇的纳米技能，由相同的纳米颗粒带着。

Nano probes：用于医学影像和显微调查的纳米金标签

Nano probes由James F. Hainfeld博士于1990年创建，与他一起创业的还有Hainfeld博士在布鲁克海文国家实验室时的校友。Nano probes规划了一些高灵敏度的检测试剂和检测生物分子的技能。其研制的1.4nm 纳米金探针已被超越250篇出书文章引证。

Nano probes共同的金符号技能运用化学交联金属簇和纳米粒子作为标签。这些标签能够附着在任何具有反响基团的分子上用于检测和定位，如蛋白质、多肽、寡核苷酸、小分子和脂质。共同的FluoroNanogold探针将Nanogold和荧光素结合到一个探针中，经过荧光和电子显微镜对样品进行成像。

新探针能够依据天然存在的生物分子的任何片段进行规划，符号方位远离结合位点，因而不会搅扰结合。传统免疫金探针的胶体金颗粒经过静电吸附到抗体和蛋白质上。Nano probes的金符号则是不带电荷的分子，它们与生物分子上的特定位点交联。这为他们的探针供给了胶体金不具备的规划和多功用性。

Nanoprobes开发了能够扩展金标签用于灵敏和快速医疗确诊的新科技，也供给一系列用于化学扩增，染色和成像的辅佐试剂。他们还开发了金属簇和纳米粒子的新运用，作为新资料、传感器和数据存储介质的组件。

Nanobiotix：用纳米颗粒前进放射医治效果

Nanobiotix成立于2003年，是一家抢先的晚期临床阶段的纳米医学公司（法国）。该公司将纳米物理学引进中心细胞运用，创始了明显改进患者预后的高效通用处理方案。

Nanobiotix的专有技能NanoXray旨在为数百万癌症患者前进放疗效果。此外，该公司的免疫肿瘤学方案有或许为癌症免疫疗法带来新的内容。

Nanobiotix在本年3月获得了欧洲投资银行1400万欧元的借款，用于研制NBTXR3，一种用于前进头颈癌放射疗法效果的结晶纳米颗粒。该纳米粒子注入肿瘤细胞，然后与x射线彼此效果，以最大极限地前进放射医治的效果，削减术前肿瘤负荷。

其他一些遭到广泛重视的脂质基纳米药物

AmBisome：全球首个上市脂质体制剂

AmBisome是由美国NeXstar公司研制的全球首个上市脂质体制剂，然后被Gilead公司并购。其最先于1990年在欧洲上市，然后于1997年在美上市。产品为冻干制剂，用于医治严峻的深度真菌感染，如黑热病、酵母病、球孢子菌病等，也可用于由曲霉菌、念珠菌等引起的侵略性体系感染的医治。

Ambisome粒径在100nm左右，运用负电荷磷脂DSPG与两性霉素B结构中带正电荷的海藻糖胺相结合将药物安稳包载，因而API两性霉素B存在于磷脂双分子膜上。处方中的胆固醇与药物分子发生疏水效果。

Bind Therapeutics：研制含有多西紫杉醇的靶向药物

BIND Therapeutics（NASDAQ:BIND）是一家成立于2006年的生物技能公司，辉瑞于2016年收买了大部分财物。其主导研制的纳米药物BIND-014能够躲避免疫体系，抵达疾病部位，选择性地积聚在患病安排和细胞中，然后以规则的速率开释包囊药物。该渠道受16项美国专利和50项美国专利请求维护。

部分已上市的其他纳米药物

部分已进入临床阶段的抗菌纳米药物