综述：基于氧化石墨烯的纳米载体的微化学和物理化学视角在乳腺癌治疗中的应用

时间：2026年1月27日

来源：Microchemical Journal

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本文综述了石墨烯氧化物（GO）纳米载体在克服乳腺癌化疗局限性的应用，包括提高药物溶出度、靶向递送、光热疗联合治疗等，展示了其优于传统疗法的精准性和疗效。

印度新德里Jamia Hamdard药学教育与研究学院药学系，邮编110062

摘要

乳腺癌仍然是全球最常见的恶性肿瘤，也是女性癌症相关死亡的主要原因。尽管化疗、放疗和外科干预技术取得了进展，但由于药物分布不均、系统性毒性、多重耐药性以及传统化疗药物的水溶性和生物利用度较低，临床效果仍不尽如人意。这些限制促使人们更加关注基于先进纳米载体的药物递送策略，以改善药代动力学、增强肿瘤选择性并减少脱靶效应。氧化石墨烯（GO）作为石墨烯的二维氧化衍生物，因其较大的比表面积、丰富的表面化学性质、可调节的功能化性能、良好的生物相容性和相对较低的毒性而成为极具前景的纳米载体。最新研究表明，基于GO的纳米平台能够实现高效的药物装载、刺激响应性和可控的药物释放、增强细胞摄取，并对乳腺癌细胞具有选择性杀伤作用，同时减少对正常组织的损害。此外，将GO与聚合物、靶向配体、光热剂和基因递送系统结合，可以开发出多功能平台，用于联合化疗、光热治疗、基因沉默和治疗诊断应用。体外和体内研究均证实，基于GO的制剂比游离药物具有更优的治疗效果。本文全面总结了近年来在基于GO的纳米载体设计、物理化学特性、功能化策略和生物医学性能方面的进展，强调了其在提高治疗精度、疗效和安全性方面的潜力。

引言

乳腺癌是一个重大的公共卫生问题，其全球发病率和死亡率均居高不下[1]、[2]、[3]、[4]。虽然富裕国家的乳腺癌死亡率较低，但贫困国家的死亡率却高于发病率[5]、[6]、[7]。根据世界卫生组织的最新估计，富裕国家的乳腺癌死亡率每年下降2%至4%，总体下降了40%；如果这些措施能在发展中国家得到实施，到2040年可避免多达250万例死亡[1]、[8]。2022年，全球有67万人死于乳腺癌。除年龄和性别外，没有其他特定风险因素的女性占所有乳腺癌病例的近一半。在185个国家中，有157个国家2022年的女性癌症发病率最高。乳腺癌影响着每个国家的人群，男性患病率为0.5%–1%[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]。乳腺癌的症状可能包括：1. 乳房出现增厚或肿块（通常无痛）；2. 乳房大小、形状或外观改变；3. 皮肤变化，如凹陷、发红或凹陷；4. 乳头或乳头周围皮肤的变化；5. 乳头分泌异常液体（可能带血）[9]。化疗是传统的治疗方法之一，但化疗药物的非特异性递送导致无法达到足够的剂量来杀死癌细胞，并对正常组织产生不良副作用[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]。化疗药物会在全身循环，药物种类及个体反应会影响副作用的发生。部分副作用可能在治疗过程中加重，但大多数是暂时的，停药后会消失。然而，化疗也可能产生长期或不可逆的副作用[23]、[24]、[25]。抗癌药物（如多柔比星）除了对癌细胞具有非特异性作用外，还会对健康组织产生负面影响[26]、[27]。鉴于这些局限性，基于氧化石墨烯的材料因其在乳腺癌治疗中的有效性而受到关注。与原始石墨烯不同，氧化石墨烯的基面和边缘富含羟基、羧基和环氧基等官能团，使其具有亲水性，易于进行生物功能化修饰，并能结合靶向配体和聚合物。此外，氧化石墨烯还拥有大的离域π电子系统，通过强π-π堆叠作用可高效装载芳香族化疗药物（如多柔比星），同时具有较低的毒性和良好的生物相容性[29]、[30]。通过在氧化石墨烯复合材料中加入氧化铁纳米颗粒，可提高其靶向效率[31]。虽然氧化铁纳米颗粒（γ-Fe2O3或Fe3O4）具有超顺磁性，但存在聚集问题，影响其磁性能。基于氧化石墨烯的方法可克服这一问题，减少纳米颗粒的聚集，提高稳定性[32]。由于其低毒性和高生物相容性，这类材料在药物递送研究中受到广泛关注[29]、[30]。最新研究还表明，纳米级氧化石墨烯（nGO）具有优异的水稳定性和光热转换能力[33]，使其成为靶向组合治疗的多功能平台[34]、[35]、[36]。

纳米材料氧化石墨烯用于控制多柔比星的非特异性释放

多柔比星（Dox）等化疗药物常用于攻击快速增殖的癌细胞，但大多数传统抗癌药物的缺乏选择性会导致对健康组织的无意损伤，这是传统化疗的主要局限[37]。这种非选择性细胞毒性会导致严重的副作用，如疲劳、恶心、脱发和易感染继发性疾病[38]、[39]、[40]。

纳米氧化石墨烯介导的紫杉醇递送，以提高对乳腺癌细胞的溶解度和细胞毒性

紫杉醇（PTX）是治疗肺癌、乳腺癌、卵巢癌和卡波西肉瘤的主要化疗药物，但其临床应用受限于水溶性差，需要使用Cremophor EL作为溶剂[68]。除了溶解性问题外，PTX还受到生物利用度低、非选择性和高系统性细胞毒性的限制[69]。为克服这些问题，亟需开发能够实现可控药物释放的先进递送系统。

壳聚糖改性的氧化石墨烯，以提高封装效率、生物相容性和生物活性

壳聚糖是一种天然多糖，具有优异的生物相容性、可降解性和无毒性[77]，常用于生物相容性修饰。它由壳聚糖的N-脱乙酰化衍生而来，由2-脱氧-2-乙酰氨基-β-D-葡聚糖单元通过糖苷键连接而成[78]。在酸性环境中，壳聚糖的氨基带有大量正电荷，有助于细胞摄取和内吞作用。

用于癌症治疗诊断的纳米氧化石墨烯

多种纳米材料在临床试验中显示出作为抗癌治疗剂、药物递送系统和诊断工具的巨大潜力[97]、[98]。其中，基于石墨烯的纳米复合材料因石墨烯独特的物理化学性质（如二维结构、高电导率和电子导电性以及大比表面积）而受到特别关注，为多种应用提供了多功能平台。

基于氧化石墨烯的光热疗法用于乳腺癌的治疗管理

近年来，光热疗法（PTT）作为一种极具前景的非侵入性癌症治疗方法逐渐兴起，这得益于高效将近红外（NIR）光转化为热能的光热剂的发展。这种光热转化可有效杀死肿瘤组织，包括对化疗和放疗具有抗性的癌细胞[114]。当前的光热疗法研究重点在于开发新型光热剂。

结论

癌症是全球主要的健康问题之一，每年导致约800万人死亡，显著增加了癌症相关死亡负担[129]。在美国，乳腺癌是女性死亡的第二大原因[130]。由于癌症的致命性，开发创新治疗方法面临巨大挑战。

未来展望

虽然基于氧化石墨烯的纳米载体在提高药物溶解度、药代动力学和肿瘤选择性方面表现出巨大潜力，但要将其从实验室应用推向临床仍需解决若干问题。首要任务是全面评估氧化石墨烯在人体内的长期代谢命运。虽然用壳聚糖、明胶和PEG等生物相容性聚合物进行功能化处理可改善其性能，但仍需进一步研究。

CRediT作者贡献声明

Mohammad Hamza：撰写原始稿件。Tenzin Sonam Dongsar：撰写原始稿件。Mohammad Ali Abdullah Almoyad：撰写原始稿件。Shadma Wahab：撰写原始稿件。Garima Gupta：撰写原始稿件。Khang Wen Goh：撰写原始稿件。Prashant Kesharwani：负责审稿、编辑和概念构思。

未引用的参考文献

[141]

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢King Khalid大学科研办公室通过项目编号RGP.2/264/45提供的资金支持。