综述：减轻放疗毒性的创新生物材料策略：纳米微米级材料与水凝胶的多维机制干预

《Coordination Chemistry Reviews》：Innovative biomaterial strategies for mitigating radiotherapy toxicity: multidimensional mechanistic interventions of nano-microscale materials and hydrogels

本综述系统阐述了基于纳米微米级材料和水凝胶的生物材料在减轻放疗毒性方面的创新策略，重点分析了其作为药物递送系统（NDDS）、直接应用材料和药物协同载体的多维干预机制（包括靶向智能释放、抗氧化活性、免疫调节、DNA修复等），为提升放疗安全性和疗效提供了新材料解决方案。

　　

放疗毒性挑战与生物材料介入新策略

放疗作为肿瘤治疗的主流手段之一，通过电离辐射有效杀灭肿瘤细胞，但其对正常组织的损伤问题始终是临床面临的严峻挑战。放疗毒性涉及多器官系统（皮肤、造血系统、肺、胃肠道等），其发生机制复杂，包括DNA损伤、氧化应激、细胞凋亡、炎症级联反应和组织纤维化等多重病理过程。尽管调强放疗（IMRT）、立体定向放疗（SBRT）、图像引导放疗（IGRT）等先进技术提升了剂量分布的精准性，但仍无法完全避免正常组织的辐射暴露。传统放射防护剂（如阿米福汀、帕利夫明、褪黑素等）存在半衰期短、靶向性差、毒副作用明显等局限性，亟待开发新型防护策略。

生物材料的多维功能角色

纳米微米级材料和水凝胶等生物材料凭借其优异的生物相容性、可调控的物理化学性质及多功能载药能力，为放疗毒性干预提供了全新思路。这些材料不仅可作为“智能递送平台”重塑药物的时空分布，还能作为“活性效应器”直接参与生物学调控。

作为药物递送系统时，生物材料通过包封小分子药物或生物制剂（如细胞因子、干细胞），显著提升药物的稳定性、延长血液循环时间，并实现靶向蓄积和刺激响应释放。例如，纳米颗粒可穿越生物屏障，适用于深部组织（如肺、胃肠道）的保护；水凝胶凭借高含水性和原位凝胶化特性，特别适合黏膜（如口腔、皮肤）的局部修复；微球则因其高载药量和缓释性能，适用于长期干预。

生物材料的直接防护效能

部分生物材料本身具备内在放射防护特性，可构建“无药系统”实现化学调控与物理屏障的双重保护。天然高分子材料（如透明质酸、壳聚糖）具有抗氧化、抗炎和促进组织再生能力；某些合成材料（如聚乙二醇PEG）可通过清除自由基直接减轻氧化损伤。此外，材料自身的结构特性（如多孔微球吸附毒素、水凝胶隔离损伤组织）还能物理性阻断病理进程。

协同治疗与多维干预机制

生物材料与常规放射防护药物的协同设计进一步拓展了干预维度。例如，载有抗氧化剂的白蛋白纳米粒可同时利用材料本身的ROS清除能力和药物活性，增强对辐射性肺损伤（RILI）的保护效果；负载干细胞的水凝胶既能提供细胞附着支架，又能持续释放旁分泌因子，促进血管生成和组织修复。这种“材料-药物”协同作用实现了从单靶点干预到多维系统调控的跨越。

未来展望与战略意义

未来，生物材料策略将向高效化、个性化方向发展，通过整合多组学数据与智能材料设计，实现精准动态调控。此外，该类材料在核事故应急救治中的潜在应用，进一步凸显其在公共安全领域的战略价值。通过多维机制干预，生物材料有望从根本上突破放疗毒性的治疗瓶颈，为肿瘤患者提供更安全、有效的治疗方案。