中藥有效成分納米制劑抗腫瘤的研究進展*

周世月，邵瑩瑩，李 媛，杜 博，張湘蘭，于海洋

（1.天津中醫藥大學中醫藥研究院，天津 301617；2.天津中醫藥大學圖書館，天津 301617；3.中國醫學科學院北京協和醫學院生物醫學工程研究所，天津市生物醫學材料重點實驗室，天津 300192；4.西北核技術研究院，西安 710613）

據2019年發布腫瘤統計數據，全國惡性腫瘤的發病率增加了3.9%、病死率增加了2.5%，成為了僅次于心臟病的第二號殺手[1-2]。癌癥的常規治療方法包括化療、放療等[3]，并且常伴有嚴重的毒副作用[4]，這促使科學家們尋找更新的替代療法[5]，近年來，中藥有效成分的抗癌效果得到了廣泛的關注[6-11]。中藥有效成分毒性小、抗腫瘤效果明顯，但具有靶向性差[12]、水溶性低[13-14]、分布廣[15]、消除速度快等[16]缺點，因此將中藥有效成分進行劑型的改造。隨著脂質體[17]、膠束[18]、納米粒[19]、納米凝膠[20]、納米囊[21]等新劑型的出現（見圖1），提高了中藥有效成分的生物利用度和靶向性，能更好的應用于腫瘤的治療。

1 中藥有效成分抗腫瘤的納米劑型

1.1 脂質體 脂質體是由一個或多個磷脂雙層膜包裹藥物組成的球形囊泡[22]。脂質體具有安全性、生物降解性、制備方法簡單、高效低毒等優點，是目前研究最多的納米劑型之一。

圖1 文獻中發現的用于癌癥的中藥納米制劑

Steffes等[23]研究了用PEG修飾的紫杉醇陽離子納米脂質體（PEG-CLPTX NPs）對于前列腺癌PC3細胞和黑色素瘤M21細胞體外抗腫瘤活性的影響。據研究報道，脂質體通過修飾聚乙二醇（PEG）來延長了體內血液的循環時間。在腫瘤細胞治療72h后，發現PEG-CLPTX NPs表現出較低的IC50值[（20.5±0.3）nmol/L]，說明與游離紫杉醇[（32±1）nmol/L]相比有更好抑制腫瘤細胞增殖的作用。

徐炳欣等[24]研究了葫蘆素B固體脂質納米粒和葫蘆素B游離藥對人神經母細胞SK-N-SH細胞形態變化、增殖及周期的影響，發現葫蘆素 B固體脂質納米粒能更好地以劑量依賴的方式抑制細胞增殖作用和影響細胞形態，尤其是在低濃度（≤3.58 μmol/L）時效果更佳。同時，葫蘆素B固體脂質納米粒能使SK-N-SH細胞阻滯于G2/M期，從而達到抗腫瘤的效果。

1.2 膠束 納米膠束是由兩親性分子在一定條件下自組裝形成的納米粒子。納米膠束具有獨特的核-殼結構，可以作為藥物傳遞的載體來溶解膠束核內的疏水性藥物，從而改善了難溶于水的藥物的溶解度，延長其體內的循環時間，并具有良好的生物相容性[25]。

Ding等[26]采用薄膜分散法制備了粒徑61.9 nm、Zeta電位為（-1.16±1.06）mV、包封率為 90.9%、載藥量為4.67%的胡椒堿納米膠束。體外研究表明，胡椒堿納米膠束與游離胡椒堿相比具有持續釋放的特點。在抑制HepG2增殖實驗中，胡椒堿納米膠束的 IC50為（1.21±0.58）μg/mL，游離胡椒堿的 IC50為（4.2±0.86）μg/mL，說明胡椒堿納米膠束比游離胡椒堿有更強的腫瘤細胞殺傷能力。在細胞攝取實驗中，觀察到在1、3、6 h HepG2細胞對胡椒堿納米膠束攝取量明顯高于游離胡椒堿。藥代動力學研究表明，胡椒堿納米膠束的藥時曲線下面積（AUC）是游離胡椒堿的2倍。說明胡椒堿納米膠束比游離胡椒堿有更好的抗腫瘤效果。

1.3 納米凝膠 納米凝膠由親水性或兩親性高分子自組裝形成的網絡結構的聚合物凝膠[27]。納米凝膠是一種很有開發前景的載體，因為它們具有親水性、可變型性、穩定性、生物相容性和與軟組織紋理非常相似類等特點。

Duan等[28]制備了粒徑為99.6 nm的冬凌草甲素納米凝膠，通過噻唑藍（MTT）檢測法表明冬凌草甲素納米凝膠和冬凌草甲素溶液對細胞抑制活性均隨藥物濃度的增加而增加，而冬凌草甲素納米凝膠對肝癌HepG2細胞有更好的抑制作用。除此之外，與冬凌草甲素溶液相比，在相同的pH值下冬凌草甲素納米凝膠能使HepG2細胞發生明顯的損傷。MTT實驗和細胞形態學分析表明，冬凌草甲素納米凝膠能增強抗腫瘤活性。

1.4 納米囊 納米囊是由高分子薄膜聚合物膜將藥物包裹成粒徑較小的微膠狀的粒子。納米囊具有親脂性藥物在其油性核內的高結合效率和藥物的持續釋放等優點。

Abdelmoneem等[29]制備了甘草次酸（GA）或乳酸（LA）修飾的乳鐵蛋白納米囊（LF-NCS），用于聯合輸送索拉菲尼（SFB）和槲皮素（QRC）兩種疏水抗癌藥物，實現雙靶標靶向治療肝癌細胞。與游離的索拉菲尼和槲皮素（SFB+QRC）（IC50=25.10 μmol/L）相比，GA/LF-NCS（IC50=14.69 μmol/L）和 LA/LF-NCS（IC50=11.82 μmol/L）能更好的抑制細胞增殖，提高細胞對藥物的吸收。體內實驗表明，LA/LF-NCS抑制了二乙基亞酰胺（DEN）誘導的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、血管內皮生長因子（VEGF）、核轉錄因子κB（NF-κB）和腫瘤增殖抗原（Ki-67）蛋白的表達，并促進了凋亡蛋白半胱氨酸-天冬氨酸蛋白水解酶-3（Caspase-3）蛋白的表達，從而抑制了肝癌的發展。

1.5 無載體納米粒子 無載體納米粒子由純藥物分子自組裝而成的。其具有合成方法簡單、載藥量高、生物利用度高等優點，避免了生物載體帶來的不安全因素。

Zhao等[30]將 10-羥基喜樹堿（HCPT）和阿霉素（DOX）自組裝成納米粒子。HD NPs作為一種雙藥納米制劑，有效增強了耐藥癌細胞的細胞毒性。HCPT和DOX的聯合作用顯示出協同作用，并且改善了耐藥癌MCF-7R細胞P-糖蛋白（P-gp）外流的藥物滯留。此外，克隆形成實驗抑制腫瘤細胞的增殖，這些實驗證實了HD NPs比游離藥物有更好的抗腫瘤作用。

2 中藥有效成分納米制劑對腫瘤的靶向治療

2.1 被動靶向 被動靶向是藥物利用載體通過正常的生理功能運送到特定的組織、器官，從而發揮藥效的靶向方式。正常血管的結構完整性好，可以防止顆粒大的藥物滲出血管，而腫瘤發生的病理生理表現為腫瘤血管滲漏、淋巴循環障礙及腫瘤微環境的相互作用，從而影響腫瘤的通透性和滯留效應（EPR），使藥物聚集在腫瘤部位并發揮作用。Zhang等[31]合成了粒徑為39 nm、Zeta電位為-32.5 mV的白藜蘆醇金納米粒子（Res-GNPs），通過采用噻唑藍（MTT），蛋白質免疫印跡（Western blot）等實驗方法，檢測了Res-GNPs對肝癌細胞凋亡的影響。與游離白藜蘆醇（Res）相比，Res-GNPs能更好的抑制細胞的增殖。通過下調半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶Caspase-9、Caspase-3、磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）和蛋白激酶B（Akt），上調Caspase-8和Bcl-2相關X蛋白（Bax）蛋白的表達量，說明Res-GNPs是通過PI3K/Akt信號通路調節細胞的凋亡。體內實驗表明，Res-GNPs可顯著抑制腫瘤生長，促進腫瘤凋亡，蘇木精-伊紅（HE）染色顯示Res-GNPs對心臟、肝臟、腎臟和脾臟無明顯毒性，而腫瘤壞死區域明顯增加。結果顯示，Res-GNPs比游離白藜蘆醇能更好的抑制腫瘤的增長。

2.2 主動靶向 主動靶向制劑是將納米粒子表面修飾配體或單克隆抗體等，使藥物主動富集在腫瘤部位。主動靶向治療不僅能有效促進腫瘤周圍納米粒子的富集，且不依賴于EPR效應，還能增強納米粒子跨越腸黏膜或血腦屏障等生理屏障的能力。據研究顯示，與正常細胞相比，腫瘤細胞或組織表面會過度表達某些受體和抗原，如葉酸受體、表皮生長因子受體、轉鐵蛋白受體等，從而有利于納米粒子的主動靶向。

2.2.1 葉酸受體 Soe等[32]研究了葉酸（FA）修飾的納米粒子用于傳遞雷公藤紅素（CS）和伊立替康（Ir）兩種藥物進行腫瘤的靶向治療。研究表明，相同藥物劑量下，在葉酸高表達的乳腺癌MCF-7、MDAMB-231細胞中，雷公藤紅素、伊立替康兩、雷公藤紅素/伊立替康納米粒子（CS/IR NPs）、雷公藤紅素/伊立替康葉酸納米粒子（CS/IR-FA NPs）均能抑制細胞的增殖，然而CS/Ir-FA NPs組抑制效果最為顯著。在缺少葉酸表達的A549細胞系中，CS/Ir-FA NPs組與CS/Ir NPs組表現出相似的細胞毒性。同時研究表明，MCF-7、MDA-MB-231細胞與 A549細胞相比對Cs/Ir-FA NPs的攝取量顯著增高。體內實驗表明，腫瘤體積、血管生成標志物（CD31）的蛋白量和細胞增殖標志物（Ki-67）顯著減少，凋亡蛋白Caspase-3和聚腺苷酸二磷酸核糖基聚合酶（PARP）蛋白表達增加，表明CS/Ir-FA NPs增強了抗腫瘤的活性。因此，通過體內外實驗研究表明CS/Ir-FA NPs主動靶向腫瘤從而抑制了乳腺癌的發生發展。

2.2.2 表皮生長因子受體 Li等[33]制備了靶向表皮生長因子受體（EGFR）的靶向吳茱萸氨基酸納米顆粒（GE11-Evo-NPs）。結果表明，與游離吳茱萸（Evodiamine）相比，GE11-Evo-NPs對結腸癌細胞的抑制作用顯著增強，通過下調EGFR、VEGF、基質金屬蛋白酶（MMP）蛋白的表達，能有效抑制結直腸癌LOVO細胞的轉移。此外，體內研究表明，GE11-Evo-NPs在抑制BALB-c小鼠結直腸癌的侵襲轉移、腫瘤體積方面比吳茱萸堿、Evo-NPs表現出更強的抑制作用，從而延長了小鼠的生存時間。

2.2.3 轉鐵蛋白受體 Song等[34]制備了轉運蛋白（TF）修飾的粒徑為 100 nm、多分散指數（PDI）≤0.2，Zeta電位為（4.47±0.02）mV 的轉鐵蛋白（TF）修飾的長春新堿和粉防己堿脂質體。體外研究表明，TF修飾長春新堿和粉防己堿脂質體在體外釋放率（≤26%）高于長春新堿脂質體（≤20%）及粉防己堿脂質體（≤20%），同時TF修飾的長春新堿和粉防己堿脂質體通過下調PI3K和MMP-2蛋白的表達，上調Caspase蛋白的表達來抑制膠質瘤C6細胞和膠質瘤耐藥C6/ADR細胞的增殖、血管的形成和細胞遷移的面積，并且效果較長春新堿脂質體和粉防己堿脂質體明顯。同時研究表明TF修飾長春新堿和粉防己堿脂質體通過抑制過表達的P-gp蛋白對C6/ADR細胞產生了明顯的抑制作用；體內小鼠研究表明，TF修飾的長春新堿加粉防己堿脂質體可明顯聚集于腦腫瘤部位，對攜帶膠質瘤的小鼠具有較強的抗癌作用，從而延長了小鼠的存活時間。

2.3 物理化學靶向 物理化學靶向是采用物理化學的方法，使藥物運輸至特定的位置（如腫瘤部位）并發揮藥效。

2.3.1 磁性納米粒 磁性納米粒是一種低細胞毒性的生物相容性納米材料，因其具有定位特性和緩釋功能被廣泛應用于靶向藥物的載體。

Fang等[35]研究表明，藤黃酸呈劑量依賴性和時間依賴性抑制結直腸癌LOVO細胞的增殖，而其制備的藤黃酸Fe3O4的磁性納米顆粒（GA-MNPs-Fe3O4）抑制效果更為顯著。與藤黃酸組相比，GAMNPS-Fe3O4處理后，明顯觀察到LOVO細胞凋亡的形態學特征，同時細胞色素C、Caspase 9和Caspase 3的蛋白的表達升高，而 p-PI3K、p-Akt、p-Bad、pro-Caspase 9、pro-Caspase 3 的蛋白表達均下降，表明含Fe3O4的磁性納米?？娠@著促進細胞凋亡，這可能與調控人結腸癌治療中PI3K/Akt/Bad通路密切相關。

2.3.2 pH敏感納米粒子 pH敏感納米粒子依據腫瘤組織與正常組織所在的pH環境不同，在特定部位由pH不同觸發的藥物遞送。

Yu等[36]評價了兩親性甲氧基聚（乙二醇）-聚（丙交酯）-聚（β-氨基酯）-1，4丁二醇-二丙烯酸二乙二醇酯姜黃素納米粒子（CUR/MPEG-PLA-PA1）和兩親性甲氧基聚（乙二醇）-聚（丙交酯）-聚（β-氨基酯）姜黃素納米粒子（CUR/MPEG-PLA）的細胞活力、藥物釋放、粒徑大小和細胞攝取等特征。結果顯示，CUR/MPEG-PLA-PA1（IC50=298.5mg/mL）表現出更低的 IC50值，與 CUR/MPEG-PLA（IC50=100.3 mg/mL）相比有更強的細胞毒性。CUR/MPEG-PLA-PA1隨pH的降低釋放率增高，而CUR/MPEG-PLA釋放率幾乎保持不變。與CUR/MPEG-PLA（17.1～25.5）nm相比，CUR/MPEG-PLA-PA1有較大的粒徑（128.4～171.0）nm，能延長在血液中循環，當遇到酸性環境時，粒徑減小至30 nm，提高了腫瘤的滲透，增加了腫瘤細胞的吸收，有效地抑制腫瘤細胞的增殖。同時體內研究表明，CUR/MPEG-PLA-PA1確實能延長體內的循環時間并特異性靶向腫瘤，能更好的抑制腫瘤的增長。

Duan G等[37]研究了合成了3個半乳糖化程度不同的冬凌草甲素納米凝膠（ORI），在不同的pH值下測定了ORI的體外釋放行為，研究了不同pH條件下HepG2和MCF-7細胞的生長情況和半乳糖修飾是否能增強半乳糖納米凝膠的抗腫瘤效果。結果表明，納米凝膠中冬凌草甲素的釋放行為具有pH依賴性，在弱酸性條件下可以加速釋放。同時冬凌草甲素納米凝膠有較好體外抗腫瘤活性，冬凌草甲素負載納米凝膠比未發生半乳糖化的藥物負載納米凝膠具有更高的抗腫瘤活性，且抗癌活性隨著HepG2細胞中半乳糖分子數量的增加而增加。

2.3.3 光敏感納米粒子 Wen等[38]通過自組裝的方式將10-羥喜樹堿（HCPT）和光敏劑二氫卟吩e6（Ce6）制備成粒徑長為360 nm、寬為150 nm、Zeta電位為-33 mV且具有化學-光動力的雙重納米粒子（HCPT/Ce6 NRs）。在沒有激光（Laster）照射下，HCPT/Ce6 NRs對乳腺癌4T1、MCF-7細胞和肺癌A549細胞的抗增殖作用與游離HCPT相似，而在有激光照射的情況下，HCPT/Ce6 NRs明顯抑制了腫瘤細胞的增殖。熒光成像系統實驗表明，HCPT/Ce6 NRs在體內分布良好，隨著時間推移，HCPT/Ce6 NRs主要富集在腫瘤部位，能夠明顯抑制了小鼠體內腫瘤的增長；病理切片顯示，與HCPT、Ce6+Laster相比，HCPT/Ce6 NRs+Laster組的腫瘤組織出現了嚴重的損傷。結果表明，HCPT/Ce6 NRs+Laster能明顯抑制腫瘤的生長，并具有良好的應用前景。

3 中藥有效成分納米制劑抗腫瘤的臨床實驗

中藥有效成分納米顆粒一直受到醫學領域科學研究者的廣泛關注，Hersh等[39]旨在測定粒徑為130 nm的白蛋白結合型紫杉醇（Abraxane）在局部復發或轉移性黑色素瘤患者中的應用，并確定該藥物的安全性和耐受性。這項研究（NCT00081042）對兩組共37名患者進行了研究，每組患者都曾接受過化療，先前治療組的有效率為2.7%，而未接受化療組的有效率為21.6%。中位無進展生存期（PFS）分別為3.5個月和4.5個月，中位生存期分別為12.1個月和9.6個月。白蛋白結合型紫杉醇被發現具有良好的耐受性，并且在先前治療的患者和未接受化療的患者中都表現出良好的活性。與達卡巴嗪治療黑色素瘤相比，白蛋白結合型紫杉醇的應答率、PFS和生存率更好。KarEn Wong等評價了姜黃素納米脂質體Ⅱ期臨床試驗（NCT0243985）對于結直腸癌的治療。研究的對象為結直腸癌不可切除轉移的患者，阿瓦斯丁聯合葉酸、氟尿嘧啶、伊立替康化療，每14 d治療1次，口服姜黃素納米脂質體給予100 mg劑量，每日兩次，直至完成化療。檢測受試者2年的無進展生存時間，應答率、安全性、生活質量等也將作為次要結果進行評估。

4 “中藥有效成分納米制劑”抗腫瘤目前的局限性和研究難點

中藥有效成分的納米藥物已經成為一種非常有前景的癌癥治療方式，并被證明比傳統的中藥更有優勢。盡管納米藥物的應用和益處數不勝數，但同時也出現了許多的局限性和研究難點[40]。1）安全性：納米制劑存在不穩定性、多分散性、反復給藥的毒性等缺陷，需要在臨床應用前加以解決。此外，制備過程中使用的有機溶劑不易去除，或未完全去除，使這些納米制劑容易產生副作用。大多數靶向納米制劑也需要靜脈注射，以防口服給藥后對表面修飾的損害。在納米粒子被廣泛應用與藥物之前，納米材料的毒性也應該被考慮，特別是無機納米粒。2）大規模生產：目前納米藥物的生產大多是在實驗室高度優化的條件下進行的，然而將納米中藥進行批量生產仍然是一個巨大的挑戰。由于納米藥物的形狀、大小、組成、電荷的不同，檢測結果也有很大的不同。因此為了減少批量的變化，合成步驟必須簡化。3）成本問題：由于中藥有效成分納米制劑尚處于起步階段，需要投入大量的資金購買設備、聘請合格人員運營其生產設施以及維護設備和控制污染。4）質量控制：缺乏質量控制標準，無法保證中藥有效成分納米制劑的內在質量，不利于生產。

5 討論

近年來，由于腫瘤發病率和病死率的增加，現有治療手段已不能滿足臨床需求，迫切需要研究新的治療方法更好地為治療惡性腫瘤患者的治療與預后提供有效幫助。文章綜述了當前研究的許多中藥有效成分不同劑型的納米制劑，這些劑型都改善了中藥本身溶解性低、吸收不好、新陳代謝快和生物利用度有限等問題，進一步通過控制釋放、靶向給藥、改善穩定性和增加細胞攝取來實現中藥對腫瘤的靶向治療，見表1。受安全性、大規模生產、成本消耗及質量控制有限性的影響，中藥有效成分納米制劑依然存在尚未攻克的研究難點。另一方面，這些中藥有效成分的納米制劑與腫瘤細胞之間的機制以及相互作用仍然是未知的，需要進一步探索。但中藥有效成分納米藥物由于其生物尺寸和形狀微小，不僅可以增加抗癌的效果，還可以保證藥物的靶向和釋放。而且當前眾多體內外研究已經肯定了納米藥物對于不同遺傳特征的腫瘤細胞有不同的抑制效果（見圖2）。這些研究正不斷推動中藥有效成分納米制劑的進一步發展，從而造福更多患者。但是針對中藥有效成分納米藥物在腫瘤治療中的應用還處于起步階段，今后的研究還需要更多考慮到納米藥物制劑的安全性，同時綜合腫瘤發生機制的復雜性，迎接中藥有效成分納米藥物臨床轉化可能面臨的諸多困難和挑戰。

圖2 中藥納米制劑作用機制

表1 中藥有效成分抗腫瘤納米劑型的典型實例