细胞外囊泡 (EV) 作为纳米/微米尺寸的载体,在药物递送和生物成像中显示出巨大的前景。目前已有大量的研究工作探索了EV的多方面独特性质,它们的物理化学特性、生物学特征和机械力学性质使它们成为独特的载体,在进行药物递送时具有特殊的药代动力学、循环代谢和生物分布模式。本文首先分析了EV作为递送平台的利弊。其次,与工程纳米颗粒递送系统(例如生物相容性二嵌段共聚物)相比,提出了了工程化 EV(特别是外泌体)的合理设计方案。最后,比较了针对EV不同的药物加载策略,为如何构建临床可用且高效的纳米/微载体以实现令人满意的医疗目标的提供参考。
图1 细胞外囊泡的生物起源与细胞摄取
图2 外泌体的结构,内容物,生物力学性质。外泌体具有脂质双层膜结构,且其膜表面高表达四跨膜蛋白(CD9、CD81 和 CD63)、丰富的四跨膜蛋白相关蛋白 ICMA、整联蛋白等。大量的 DNA、不同种类RNA、酶和其他功能性蛋白质被包裹在外泌体中。
综述展示的用原子力显微镜(AFM)测量EV机械性能的原理示意图以及红细胞EV的原子力显微镜图像。水通道蛋白-1(AQP1)在EVs上的表达可以增加其变形能力,AQP1缺失型EV的刚度明显高于对照EV。此外,对EV进行超速离心和超声波处理,可以在一定程度上改变其刚性。表面改性(例如,通过聚合物或脂质功能化)也会改变EV的机械性能,与合成颗粒类似,改变聚合物类型、长度、密度/覆盖率或改变磷脂组成/相行为,会改变一系列由机械性能决定的物理化学特征,包括粒径、形状、化学成分和表面配体,从而改变EV的递送效率。
EV 在肿瘤药物递送过程中的生物体循环。(a) EVs 通过尾静脉注射到小鼠体内后,主要在肝脏、脾脏和肾脏中积累。CD47在其表面表达有助于抵抗巨噬细胞的吞噬作用。(b) EVs 通过两种途径穿透血管内皮细胞:(1) EVs 的可变形性允许它们通过内皮间窗孔被动外渗;(2) 跨胞运输是内皮细胞主动摄取 EVs,然后通过胞吐作用释放货物(c) EVs 通过膜融合的EV被细胞摄取后可以直接释放货物。
参考文献
[1] P. Fu, J. Zhang, H. Li, M. Mak, W. Xu, Z. Tao, Extracellular vesicles as delivery systems at nano-/micro-scale, Adv Drug Deliv Rev, (2021) 113910.