综述：用于药物输送的蛋白质基纳米颗粒：综述

《Current Opinion in Colloid & Interface Science》：Proteins based nanoparticles for drug delivery: critical review

蛋白质纳米颗粒因其生物相容性、可降解性和表面修饰潜力，在药物递送系统中展现出重要应用价值，可提高药物靶向性、延长循环时间并降低毒性。本文系统综述了其制备方法（如共组装、吸附、共价修饰等）、理化特性及功能化策略，探讨了在肿瘤治疗、基因递送等领域的应用，同时对比了与传统合成纳米颗粒的优缺点，指出需解决重复性差和免疫反应等挑战。

　　蛋白质纳米颗粒在药物递送系统中的应用是一个迅速发展的研究领域，近年来在生物医学工程中占据着重要地位。这种纳米颗粒由天然蛋白质构成，具有独特的物理化学特性，使其在药物输送中展现出广阔的应用前景。其主要优势在于其来源于自然，因此具有良好的生物相容性和生物降解性，同时具备简单的制备工艺和经济性。这些特性使得蛋白质纳米颗粒在生物医学研究中成为一种理想的载体材料。

蛋白质纳米颗粒在药物输送系统中的应用可以追溯到多种蛋白质的天然结构特性。许多蛋白质在特定条件下能够自组装形成纳米结构，这种自组装过程通常依赖于蛋白质分子间的非共价相互作用，如氢键、疏水作用和静电相互作用等。这些纳米颗粒的形成不仅具有高度的可控性，而且能够通过表面修饰进一步增强其功能特性。例如，研究人员可以通过将不同的配体分子连接到蛋白质纳米颗粒表面，使其能够靶向特定的器官或组织，从而减少药物对全身的毒性影响。

蛋白质纳米颗粒在药物输送中的优势之一是其可调节的尺寸和表面特性。通过改变蛋白质的种类、浓度和制备条件，可以调控纳米颗粒的大小和形状，从而优化其在体内的行为。此外，蛋白质纳米颗粒的表面具有较大的比表面积，使其能够有效地与药物分子相互作用，提高药物的负载能力和释放效率。这种特性使得蛋白质纳米颗粒在递送多种类型的药物，包括小分子药物、蛋白质药物和基因药物等方面具有独特的优势。

在药物输送过程中，蛋白质纳米颗粒的表面功能化是提高其靶向性和生物活性的关键步骤。表面功能化可以通过多种方式实现，例如通过化学修饰将特定的配体分子连接到纳米颗粒表面，或者通过物理吸附将药物分子结合到纳米颗粒的表面。这些方法不仅可以增强纳米颗粒的靶向能力，还能够提高其在体内的稳定性和生物利用度。例如，一些研究表明，通过将特定的抗体或受体连接到蛋白质纳米颗粒表面，可以实现对特定细胞或组织的定向递送，从而提高治疗效果并减少副作用。

蛋白质纳米颗粒在药物输送中的另一个重要优势是其良好的生物相容性和低毒性。与许多合成纳米材料相比，蛋白质纳米颗粒通常不会引发明显的免疫反应或毒性作用，这使其在临床应用中更加安全。此外，蛋白质纳米颗粒在体内的降解产物通常是无害的氨基酸或肽类物质，不会对机体造成额外负担。这种特性使得蛋白质纳米颗粒在药物输送系统中具有更高的安全性，特别是在长期使用或需要在体内持续释放药物的情况下。

蛋白质纳米颗粒的药物装载机制也是其应用的重要方面。药物可以以多种方式被包裹或结合到蛋白质纳米颗粒中，包括共组装、吸收/吸附、共价连接以及蛋白质笼的解组装和重新组装等。其中，共组装方法是一种较为常见的策略，它通过在蛋白质自组装过程中将药物分子引入，使其被包裹在纳米颗粒内部。这种方法不仅可以提高药物的负载能力，还能够通过调节蛋白质的浓度和环境条件来优化药物的释放速率。此外，吸收/吸附方法利用蛋白质纳米颗粒的表面特性，使药物分子通过物理吸附的方式结合到颗粒表面，这种方法通常适用于小分子药物。

蛋白质纳米颗粒在药物输送中的应用范围非常广泛，涵盖了多种治疗领域，如癌症治疗、基因治疗、疫苗开发和慢性疾病的管理等。在癌症治疗中，蛋白质纳米颗粒可以作为载体，将化疗药物或靶向治疗药物递送到肿瘤部位，从而提高治疗效果并减少对正常组织的损伤。在基因治疗中，蛋白质纳米颗粒可以用于递送DNA或RNA分子，实现基因表达的调控或基因编辑。此外，蛋白质纳米颗粒在疫苗开发中也展现出巨大潜力，它们可以作为载体将抗原递送到免疫系统，从而增强疫苗的免疫原性和有效性。

然而，尽管蛋白质纳米颗粒在药物输送中具有诸多优势，其应用仍然面临一些挑战。首先，蛋白质纳米颗粒的制备过程可能受到多种因素的影响，如蛋白质的来源、纯度、环境条件等，这些因素可能导致纳米颗粒的批次间差异，影响其在临床应用中的稳定性。其次，蛋白质纳米颗粒的尺寸和形状可能会在体内发生变化，这可能会影响其在体内的分布和靶向能力。此外，蛋白质纳米颗粒在体内的降解速率也可能因不同的生理条件而有所不同，这需要进一步研究以优化其在体内的行为。

为了克服这些挑战，研究人员正在探索多种方法来改进蛋白质纳米颗粒的性能。例如，通过使用不同的蛋白质来源，如植物蛋白、动物蛋白或微生物蛋白，可以制备出具有不同特性的纳米颗粒。此外，通过表面修饰和功能化，可以提高纳米颗粒的稳定性和靶向能力。同时，研究者也在开发新的制备技术，以提高蛋白质纳米颗粒的批次一致性并减少其制备成本。这些技术的进步将进一步推动蛋白质纳米颗粒在药物输送领域的应用。

蛋白质纳米颗粒在药物输送中的应用还涉及到对其理化性质的深入研究。例如，研究人员正在探讨如何通过改变蛋白质的分子结构来优化其在体内的行为。这包括研究蛋白质的自组装过程、纳米颗粒的表面特性以及其在体内的降解机制等。通过对这些性质的了解，可以更好地设计和优化蛋白质纳米颗粒，使其能够更有效地递送药物并提高治疗效果。

在实际应用中，蛋白质纳米颗粒的药物装载量和释放速率是影响其治疗效果的重要因素。因此，研究者正在开发多种方法来提高药物的装载效率。例如，通过改变蛋白质的浓度和环境条件，可以优化药物的包裹能力。此外，研究者还探索了使用不同的表面修饰策略来提高药物的释放速率，从而实现更精确的药物递送。这些方法的应用将进一步拓展蛋白质纳米颗粒在药物输送领域的潜力。

蛋白质纳米颗粒在药物输送中的另一个重要方面是其在不同疾病治疗中的应用潜力。例如，在神经系统疾病治疗中，蛋白质纳米颗粒可以作为血脑屏障穿透的载体，将药物递送到大脑组织中。这种特性使得蛋白质纳米颗粒在治疗脑部疾病方面具有独特的优势。此外，在心血管疾病治疗中，蛋白质纳米颗粒可以用于递送抗凝血药物或降脂药物，从而提高药物在体内的稳定性和疗效。

总的来说，蛋白质纳米颗粒作为一种新型的药物递送载体，具有广阔的应用前景。它们的天然来源、良好的生物相容性和生物降解性，以及其可调节的尺寸和表面特性，使其在药物输送系统中表现出优异的性能。然而，为了实现其在临床中的广泛应用，还需要进一步解决其制备过程中的挑战，并优化其在体内的行为。通过不断的研究和创新，蛋白质纳米颗粒有望成为未来药物输送领域的重要工具。