伊内斯·索萨-奥利维拉|贝尔米罗·P.M. 杜阿尔特|乔治·F.J. 科埃略|安娜·C. 方塞卡|弗朗西斯科·维加|安赫尔·康切罗|卡门·阿尔瓦雷斯-洛伦佐|克莱尔·霍斯金斯|安娜·克劳迪娅·帕伊瓦-桑托斯葡萄牙科英布拉大学药学院药物技术系，科英布拉3000-548摘要纳米粒子向实体瘤的递送效率相对较低，这仍是这类纳米制剂成功应用面临的最关键障碍之一，也为其临床转化带来了重大挑战。多年来，人们提出通过调节纳米粒子的设计及表面工程（尤其是改变其物理化学性质和/或在表面添加活性靶向基团）作为一种有前景的策略，但目前仅取得了有限的改进。本元分析首先着眼于探究活性靶向方法对肿瘤递送效率的影响，发现该策略能使肿瘤递送效率提升两倍。虽然现有文献显示所有纳米粒子的平均递送效率仅为注射剂量的0.70%，但我们的元分析表明，对于所研究的体系，活性靶向方法使肿瘤递送效率的中位数提升了两倍，从被动靶向时的0.4%上升至活性靶向时的0.9%。尽管活性靶向具有诸多优势，但单凭它仍无法实现纳米药物向临床应用的突破。鉴于聚合物微粒的优异特性，后续研究更多致力于将它们的物理化学性质、靶向策略、药物特性、肿瘤模型以及癌症类型与肿瘤递送效率、药代动力学和生物分布联系起来。值得注意的是，由PEG:PDLLA构成的聚合物微粒在联合使用多柔比星、紫杉醇等药物时，能显著提高肿瘤递送效率。尽管有这些令人鼓舞的成果，但仍需深入理解各因素之间的相互作用，以便为设计更有效的纳米制剂提供指导。未来应采取更为全面的方法，建立体内行为预测模型，加速纳米药物的临床转化。引言由于结构复杂且存在有害的肿瘤微环境，实体瘤成为制约癌症治疗效果的主要障碍。这种微环境的特点是肿瘤血管异常、间质液压力升高、肿瘤异质性明显、细胞外基质密集，同时还存在缺氧和免疫抑制状态，所有这些因素都会共同阻碍药物递送。[1]尽管化疗仍是标准治疗方法，但由于药物难以到达肿瘤部位、存在系统性毒性、药物在血液中清除速度过快以及多药耐药性的存在，患者的平均生存期仍然有限。纳米技术作为一种有前景的治疗策略，可通过提高药物的稳定性和半衰期、增强载体容量、实现精准递送至目标组织以及提高药物生物利用度，从而提升药物的安全性和有效性。[2], [3], [4], [5]然而，尽管纳米粒子具有巨大潜力，但威廉姆等人（2016年）和程等人（2023年）估计，静脉注射的纳米粒子中仅有0.7%能够到达肿瘤部位。[6], [7]如此低的递送效率反映出药物在给药后会遇到多种生物学屏障，这些屏障大致可分为系统性生物屏障、细胞外基质屏障以及细胞屏障（见图1）。[8]纳米粒子从一开始就可能遭遇系统性屏障，其中最主要的限制是调理作用。在这一过程中，纳米粒子会被血清蛋白（调理素）包裹，这有助于它们被单核吞噬细胞系统的细胞识别并进而被吞噬，最终导致几乎95%的注射剂量被清除。[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]此外，纳米粒子还会与非特异性生物分子相互作用，形成生物冠层，[10], [13], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26]该冠层可充当“流体生物屏障”。[27], [28], [29], [30], [31], [32]肾脏、肝脏和脾脏系统的快速清除也会进一步降低纳米粒子的可用性。[8]为了在肿瘤内部积累，纳米粒子必须穿过受损的血管结构（见图2）。[8], [14], [23], [24], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39]这种促进物质渗出的现象被称为增强渗透和滞留效应，[23], [40], [41]不过即便血管存在大量裂孔，肿瘤内的纳米粒子积累量依然很少。[13], [36]因此，人们提出了其他途径，认为肿瘤内的粒子积累更多是由内吞囊泡的尺寸决定的，[42]而非血管裂孔的宽度。当纳米粒子渗出血管后，它们会进入一种致密、具有免疫抑制作用且存在纤维化倾向的肿瘤微环境，这种环境是乳腺癌、宫颈癌、结直肠癌、胶质瘤、肝细胞癌、肺癌、黑色素瘤、口腔癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、肉瘤以及鳞状细胞癌等实体瘤的共同特征。[6], [11], [12], [24], [26], [40], [43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50], [51], [52], [53], [54], [55]细胞外基质中含有大量的纤维、黏附糖蛋白、蛋白聚糖、生长因子和趋化因子，这些成分赋予了肿瘤微环境刚性、可塑性和粘性，从而阻碍纳米粒子的迁移（见图2）。基质以及免疫抑制性的抗炎免疫细胞，如癌症相关成纤维细胞、促肿瘤M2型肿瘤相关巨噬细胞、调节性T细胞以及髓系来源的抑制细胞，进一步强化了这一屏障作用。[6], [12], [23], [40], [50], [55], [56], [57], [58], [59], [60]因此，纳米粒子很难穿透肿瘤微环境，最终只能聚集在肿瘤边缘，而无法进入肿瘤核心区域（见图2）。[11], [24], [26], [40], [43], [44], [45], [46], [49], [51], [61]一旦纳米粒子进入肿瘤细胞，它们还必须克服细胞层面的各种障碍，包括吸收受限、在细胞内被降解、无法有效运输到细胞器中以及无法通过胞吐作用释放出来。[8], [10], [15], [23], [24], [62]药物在进入细胞后还可能通过药物外排泵被排出，这会使细胞内的药物浓度降低60–70%，从而导致多药耐药性的产生。[10], [24], [63], [64]此外，纳米粒子还可能被运送到内体溶酶体中并被困在其中。纳米粒子在内体溶酶体途径中的命运直接影响其在细胞内的递送效率。对于小分子药物而言，通常需要设计出能在酸性环境下分解的纳米载体，这样就能促使药物快速释放，进而穿过溶酶体膜，到达细胞质或细胞核中的靶点。不过这一过程需要精心调控：虽然纳米粒子的分解有利于药物释放，但同时也要保证药物的化学完整性。如果药物容易受到溶酶体内的酸性pH值（约4.5–5.5）或高浓度的水解酶的影响，那么药物可能在成功进入细胞质之前就发生过早降解，从而限制其药理作用。[11], [12], [24], [46], [65], [66]对于那些需要作用于溶酶体或内体溶酶体部位的药物来说，被滞留在溶酶体中反而是有益的。因此，可以通过溶酶体定位信号或基序、响应刺激的可降解连接键，或是引入碱性或酸性功能基团，来让纳米粒子定向到达溶酶体。酪氨酸基和二亮氨酸基基序、含有甘露糖-6-磷酸基团或其衍生物的分子，以及溶酶体定位嵌合体都可以用于实现溶酶体定位。聚酯、聚酸酐或聚碳酸酯这类聚合物也可在溶酶体中被水解或降解，从而实现药物的精准释放。[67], [68], [69]另一方面，溶酶体降解也可能并非我们所愿，因此需要加以避免。为此可以采取多种策略，包括：a）选择除网格蛋白介导的内吞途径之外的其他内吞途径（例如，用霍乱毒素B或白蛋白这类与脂质筏相关的配体来包裹纳米粒子[10], [65], [70]）；b）抑制溶酶体降解（例如，使用氯喹这类溶酶体酶活性抑制剂，或诺科达唑这类稳定微管的药物[46]）；c）采用内体逃逸策略，具体包括：1）设计对内源性刺激（如pH值——在溶酶体的pH值5.0时，由于粒子膨胀产生的机械应力会导致内体膜不稳定，进而引发膜破裂和孔洞形成，这种现象被称为渗透破裂或质子海绵效应）[23], [66], [71]，或外源性刺激（如光）[23]敏感的内体响应型聚合物微粒；2）使用酸性鞘磷脂酶抑制剂，比如阳离子两亲性药物，这类药物可通过使溶酶体膜通透来导致溶酶体不稳定[71]；3）用细胞穿透肽这类配体修饰聚合物微粒[23], [71]；4）用能够破坏膜结构的肽类对纳米粒子进行功能化处理，比如INF7、H5WYG和GALA[10]；5）调节聚合物的物理化学性质和结构，例如：a）使用含有二硫键、酸不稳定缩醛键或可被光诱导发生光化学内化的聚合物[46]；b）使用聚乙亚胺、聚L-赖氨酸、聚氨基胺、β-氨基酯、DOTMA和DOTAP这类阳离子聚合物，它们的阳离子电荷可引发膜翻转（即“翻转”机制），进而导致膜不稳定，促使内体膜发生渗透性肿胀破裂，实现内体逃逸[10], [71], [72], [73]；c）使用聚乙亚胺和PAMAM树状大分子这类分支状聚合物[10], [24], [52], [61], [63]；d）使用DOPE这类融合脂质，这类脂质可在pH值发生变化时促使脂双层转变为六角相（即从脂双层到纳米粒或层状结构到反六角结构的转变）[8], [10], [24], [71]。一些研究人员提出，通过调节纳米载体的生物物理性质并在其表面添加配体（即活性靶向），可以克服纳米粒子静脉注射后面临的诸多问题。陈等人（2023年）进行的元分析已经证明，这种策略可将递送效率提高4到8倍（从注射剂量的0.7%提升到5%以上）[67]。然而，尽管取得了这些进展，纳米粒子较低的递送效率仍然是其临床转化面临的主要障碍之一。为了解决这一问题，人们研究了多种策略，其中活性靶向方法相比被动靶向显得更具前景。基于此，本综述旨在系统地探讨和比较不同活性靶向策略与被动靶向策略对肿瘤递送效率的影响。实际上，考虑到聚合物微粒在提高药物水溶性、增强药物稳定性、帮助形成较小尺寸的纳米结构、延长药物在血液中的循环时间、帮助药物逃避免疫系统以及实现选择性靶向方面的潜力[68], [69], [70], [71], [72], [73]，我们又开展了一项系统性综述，以评估聚合物微粒在实体瘤中的递送效率。本研究的目的在于确定那些会影响聚合物微粒的药代动力学、生物分布以及肿瘤递送的关键物理化学特性，从而为设计出更具疗效的聚合物微粒用于体内治疗提供依据。本研究从基础纳米粒子特性与功能化研究（即纳米粒子生物学）的角度出发，为基于聚合物微粒的实体瘤治疗方案的合理设计提供了独特的视角，具体体现在：(i)系统地分析了活性靶向与被动靶向方法的优劣；(ii)强调了聚合物微粒的设计及其特性对肿瘤积累、药代动力学和生物分布的影响，而这方面目前相关研究还比较少。在进行这项分析时，我们根据AUC值和分布系数来计算肿瘤递送效率（针对聚合物微粒），同时还进一步分析了药物在各个器官中的分布情况。无论是参数分析还是非参数分析，只要肿瘤递送效率超过2%，分布系数超过1，就说明该纳米平台具有较高的应用潜力，可为设计更高效的纳米载体提供参考。本研究有望为聚合物微粒的合理设计提供帮助，让我们更深入地了解其在体内的行为，进而为开发更具治疗效力的聚合物微粒指明方向。数据收集部分我们采用元分析方法来评估活性靶向对肿瘤递送效率的影响。为此，我们在谷歌学术数据库中进行了系统性文献检索，检索时间范围定为2010年1月1日至2025年12月31日。选择这个时间范围是为了涵盖活性靶向领域近十年的最新研究成果，确保纳入该领域最具影响力的最新研究文献。我们使用的检索词如下：结果与讨论纳米粒子向实体瘤的递送效率仍然是其临床应用面临的瓶颈。尽管人们付出了大量努力，也设计了越来越复杂的纳米粒子，但目前仍未取得显著进展。为此，我们开展了全面的元分析，综合考虑了聚合物组成、药物性质、表面功能化处理（即靶向策略）、纳米粒子的物理化学性质、肿瘤生物学特征以及药代动力学因素。这种多学科的研究方法旨在为……结论与未来展望尽管人们在基于纳米技术的药物递送系统方面做了大量研究，美国也投入了大量资金，但这些系统要实现临床应用仍然面临诸多困难。目前只有极少数基于聚合物的纳米系统获得了美国食品药品监督管理局的批准，可用于治疗多种癌症，而且这些系统大多也无法提高药物的递送效率。实际上，它们获得批准仅仅是因为在降低毒性方面有所改善。[6], [177]基于此，本元分析的目的在于……CRediT作者贡献说明伊内斯·索萨-奥利维拉：撰写——初稿撰写、方法学研究、实验开展、正式分析、数据整理、概念构建。贝尔米罗·P.M. 杜阿尔特：撰写——审稿与编辑、结果验证、研究监督、方法学研究、正式分析、数据整理。乔治·F.J.科埃略：写作——审阅与编辑，指导工作。安娜·C·丰塞卡：写作——审阅与编辑，指导工作。弗朗西斯科·维加：写作——审阅与编辑。安赫尔·康切罗：写作——审阅与编辑。卡门·阿尔瓦雷斯-洛伦佐：写作——审阅与编辑。
资金来源
本研究得到了科学技术基金会（FCT）的支持（2022.12155.BD），同时也有国家资金通过FCT/MCTES——葡萄牙科学技术基金会在项目UIDB/50006/2025的范围内提供支持——doi:10.54499/UID/50006/2025。
利益冲突声明
作者们声明没有财务利益冲突。
致谢
本研究得到了科学技术基金会（FCT）的资金支持（2022.12155.BD），同时也有国家资金通过FCT/MCTES——葡萄牙科学技术基金会在项目UIDB/50006/2025的范围内提供支持——doi:10.54499/UID/50006/2025。目录、图1、图2和图3的部分内容是由BioRender.com制作的。
术语表
ATP：三磷酸腺苷
AUCA：曲线下面积
CAF：癌相关成纤维细胞
CAM：细胞黏附分子
CI：置信区间
CL：清除率
Cmax：最大浓度
DC：分布系数
DED：递送效率
DOX：多柔比星
DPPG：1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸甘油酯
DSPE：1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺
ECM：细胞外基质
EMA：欧洲药品管理局
EpCAM：上皮细胞黏附分子
EPRE：增强渗透性保留效应
FDA：美国食品药品监督管理局
HA：透明质酸
