焦點報導

首頁> 焦點報導清單> 增進標靶藥物遞送之高階材料技術

增進標靶藥物遞送之高階材料技術

楊易軒、洪立萍/ 發布日期:2020/10/14/ 瀏覽次數:126

一、前言

為提高藥物傳遞效率以及減低藥物累積所產生的潛在副作用,標靶藥物傳遞系統技術開發持續受到關注。傳統的藥物傳遞系統會讓藥物於血流中擴散,在非目標區域藥物可能會有顯著的降解(Degradation),從而降低了藥物在目標部位的生物利用度,減低了藥效。而新興藥物傳遞系統,將運用奈米技術和生物相容性材料,改善生物利用度和器官特異性等問題,實現個人化之標靶藥物治療。圖一顯示目前標靶藥物遞送高階材料之種類與特性。本篇報導彙整了近期在標靶藥物遞送材料技術開發上之重要進展,並說明各項材料之優劣勢與發展潛力。 

 

 

二、標靶藥物遞送高階材料

(一) 量子點 (Quantum Dots, QD)
與傳統的藥物載體相比,以量子點為基礎的標靶藥物由於其具有高比表面積以及螢光性質,因此被認為是應用潛力極大的奈米材料,目前最常應用於癌症治療研究上。QD在搭載藥物後,可以持續穩定地釋放藥物到目標部位或是細胞,此舉將可為患者降低副作用發生機率。除此之外,QD也能將各項的抗體、標靶的受體等等修飾在QD上,以達到標靶藥物治療的功效。同時,QD的螢光穩定性,也使之非常適合用於增強影像和診斷應用上。目前QD之發展主要受限於當QD在小於特定尺寸時(6奈米)會有些許的毒性,以及體內清除代謝量等問題。

(二) 奈米碳管 (Carbon Nanotubes, CNT)
奈米碳管在癌症治療中越來越受歡迎,因為其可以透過如化學療法等現有技術提高藥物療效。而其具高細胞膜滲透能力和高比表面積,因而能夠擁有更高的載藥量。除此之外,CNT可以被輕易的修飾改質,使其能成為標靶藥物的理想材料,可以應用在癌症治療、中樞神經系統的治療和診斷應用、心肌治療、骨骼、肌肉和神經元的形成。目前受限於有些研究指出,未優化的CNT載藥量恐怕會引起細胞毒性,且與其他如脂質體等藥物傳遞材料相比,CNT的藥物裝載率不是最佳的。

(三) 奈米結構脂質載體 (Nanostructured Lipid Carries, NLC)
NLC是透過控制固體脂質與液體油混合參數,進而產生奈米結構。奈米結構大幅改善了過去受到低藥物乘載的限制,以及改善了固體脂質載體不可預期的凝膠性質。NLC由於多孔性的結構造成了其藥物載體的高滲透性,同時奈米結構可顯著改善藥物動力學,研究顯示藥物的時效能延長至118小時,提高了藥物效力。目前受限於NLC的原物料以及性質,可能會對細胞產生毒性作用,使用NLC作為胜肽或是蛋白質的藥物傳遞系統的安全功效性還在審查中。

(四) 水膠 (Hydrogels)
水膠是由90%的水或活性藥物組成,由於密度低、藥物乘載量高、可逆的膨脹和收縮性質、可生物降解等等特性,使得水膠成為一個理想的藥物輸送材料。此外其對pH值相當敏感,能夠藉此控制特定的釋放效率。而水膠是用於標靶藥物中最多孔的材料之一,能與其他高分子共混,增加其載藥能力,目前使用於治療癌症、器官植入物。運用其藥物擴散控制模型,水膠也可被用於治療糖尿病。由於水膠是所有材料中具有最高生物相容性者,因此被認為是發展潛力最高的產品之一。水膠目前的受限在於使用疏水性的藥物時,很難均勻地散布藥物在水膠中,且由於水膠的機械強度較低,可能會受到反覆的應力作用下,造成破裂。

(五) 微脂體 (Liposomes)
微脂體是由單層或是多層磷脂質組成,其具層囊狀結構,這樣的結構可以作為營養補充劑和藥物的載體。以微脂體為基底的藥物傳遞系統能夠包覆親水或疏水的活性成分,由於其高生物利用度性質,因此,是標靶藥物傳遞應用中最早採用的材料之一。另外,與微流道或奈米結構結合,將微脂體輸送到目標部位,為抗癌藥物之有效遞送。目前微脂體受限於其保存期限過短且缺乏穩定性,藥物搭載的效率也相對較低,此外,如何從細胞的網狀內皮系統中將微脂體代謝去除等等皆是挑戰。

(六) 樹狀高分子 (Dendrimers)
    樹狀高分子是單分散的聚合物,可以根據需求對高分子進行特殊的設計,過去藥物傳遞材料無法成功商業化的因素之一為它們在水中的溶解度不佳,樹狀高分子則因為具有高度溶解性,同時它也有高程度的高分子分支、低免疫原性,使之非常適合用做藥物傳遞的材料,應用於傳遞抗微生物、抗病毒、抗發炎等藥物。目前主要受限於樹狀高分子的對於細胞的毒性仍需要被分析。

三、結論

未來標靶藥物可望滿足個人化醫療藥物的需求,許多急迫的疾病需要客製化量身訂製的藥物來達到有效的緩解。Frost & Sullivan預測奈米結構脂質載體和水膠將會是當前標靶藥物系統的理想材料,主要原因是該材料的高功效且細胞毒性低,有助於更快的法規核准使用。而量子點和奈米碳管則正處於開發中的階段,近期相關研究已逐步尋求改善其細胞毒性和低體內藥物清除率等缺點,未來亦相當具發展潛力。此外,材料技術也會持續與器官特異性傳遞、提高生物利用率、藥物搭載率、細胞模擬、時間控制和空間控制等技術相結合,以提升標靶藥物治療之效能。

延伸閱讀
資料來源