利用NTA（纳米颗粒跟踪分析）可视化、测量药物传递纳米颗粒的大小和数量

使用纳米颗粒进行药物传递的案例正在迅速增加。纳米颗粒具有出色的药物动力学特性、持续和可控的释放，并能特定细胞、组织或器官进行靶向。纳米颗粒药物传递受到了很多关注，这也是由于用于疾病治疗的新生物活性化合物的发现速度减缓。随着每年市场上引入的新药数量减少，对用于药物传递的纳米颗粒的多功能结构的兴趣迅速增加。这些特性都能提高现有药物的效能。

用于药物传递的纳米颗粒被定义为可以用各种组成的材料制成的亚微米胶体。常见的纳米颗粒载体包括脂质体、胶束、树枝状聚合物、固体脂质纳米颗粒、金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒、聚合物纳米颗粒等。纳米颗粒已被广泛用于通过各种方式向特定细胞或组织递送药物、基因、疫苗和进行诊断。

当考虑纳米颗粒药物传递体系时，纳米颗粒的尺寸是传递、吸收、分解和从体内排出的关键参数。例如，直径为30nm至数百nm的纳米颗粒由于泄漏的血管结构而能被动地在肿瘤部位积聚，虽然吞噬细胞活动偏好>500nm的颗粒，但在胆管中& lt;30nm、在肾脏中& lt;8nm的颗粒不会积聚而是被过滤。此外，相比于大颗粒（200nm 和 300nm），肝脏吸收的小颗粒（25nm 和 50nm）更少。因此，准确测量根据各系统和过程给药的颗粒的尺寸至关重要。

NTA（纳米颗粒跟踪分析）药物传递体系分析

脂质体

脂质体（图1）已被积极研究和开发多年，是当前最常见的靶向药物传递系统。脂质体已被批准用于两性霉素B递送以治疗真菌或原生动物感染，用于乳腺癌治疗的多柔比星，以及A型肝炎和流感疫苗的传递系统。脂质体在传递系统中的应用和潜力的重要性持续增加，这显而易见。

图1

• 通过脂质体传递的治疗方法可保护药物免受代谢过程中酶的作用。
• 可以使用脂质体将脂溶性物质制成可溶性。
• 绑定特定配体到脂质体可以靶向特定区域进行治疗。
• 细胞可以轻松吸收脂质体。
• 可以通过选择脂质体来控制释放速度。
• 使用脂质体作为载体可能减少剂量或频率，从而降低毒性和副作用。
• 脂质体可运送生物物质，如蛋白质、DNA等。

所用脂质体的尺寸已被越来越多地认作是治疗效果的重要因素。药物传递脂质体的尺寸影响其在血液中的循环和残留时间、靶效性、细胞吸收速率（或细胞外组吸收），并进一步影响成功释放药物的程度。因此，对这种尺寸的关注对于所有纳米级药物传递体系至关重要。

利用NTA进行脂质体尺寸测量

NanoSight设备可快速且准确地检测水和其他溶剂中的脂质体的尺寸和浓度。

仅需少量和最少的样品预处理。使用该设备，能够在悬浮液中直接观察脂质体，并通过跟踪其布朗运动在几秒钟内确定其颗粒尺寸分布。

纳米颗粒的实时多参数分析

NTA不仅能提供大小和浓度，还可以按以下参数提供颗粒信息：

• 散射强度，用于识别相邻颗粒群体并区分折射率差异较大的物质。
• 这些独特的特性使用户可以分析纳米级药物传递结构（如脂质体）与其内容物的不同，即空脂质体的折射率（光散射能力）可能低于含有高折射率物质的脂质体，因此即使尺寸非常接近也能区分开来。
• 荧光检测功能可以在复杂背景中识别适当排序的颗粒。NanoSight的荧光功能在附加应用笔记中有所描述。
• NTA已用于光动态疗法研究中测定血清对多种脂质体研究稳定性的影响（Reshetov 外, Photochem Photobiol. 2012年9-10月, 88(5): 1256-64. doi: 10.1111/j.1751-1097.2012.01176.x）。

在其他药物传递系统中使用NTA

PBAE（聚β-氨基酯）可能成为治疗多种癌症的基因治疗传递系统。PBAE在通过组合路径实现多种聚合物与DNA结合方面具有优异的优势。此外，虽然它具备因水解而导致的快速释放特性，但也引发了剂量变化和生产及储存的问题。冷冻干燥是常见的储存方式，而NTA已经用于评估冷冻干燥对PBAE-DNA纳米颗粒聚集（尺寸增加）和破坏（尺寸减小）的影响（Tzeng 外 2011和Sunshine 外 2012）。

PLGA（聚乳酸-共-乙醇酸）是一种获得FDA批准的药物传递系统。PLGA在体内分解为乳酸和乙醇酸，这两者均为身体代谢途径的终点。PLGA已用于阿莫西林与前列腺癌治疗用促性腺激素释放激素的药物传递系统。为减少剂量水平及其相关的毒性副作用，将免疫抑制剂麦考酚酸包裹于PLGA中。用于确认纳米颗粒的尺寸，以确保正确传递并让研究人员可在研究间比较结果的关键参数是通过NTA来检测的（Shirali 外 2011）。

在细胞膜间成功转运分子是传递的关键。由于单独的分子通常无法穿透细胞膜，因此需要有效的载体。Sokolova 外 多人（2012）使用NTA、DLS（动态光散射）和EM（电子显微镜）调查了作为细胞膜间大小分子通用载体的磷酸钙（直径：100nm – 250nm，因功能化而异）。

Ohlsson 外 多名研究者（2012）报告使用NTA确认单个蛋白脂质体在双分子层膜中100毫秒以下时间内溶质转运，以确定脂质体的稳定性和完整性。

Ghonaim及其合作者的研究广泛报告了匀脂聚胺和精胺化学对多种非病毒质粒DNA和siRNA传递系统的影响（Ghonaim 外，2007a, Ghonaim 外, 2007b, Ghonaim 外, 2007c, Ghonaim, 2008, Ghonaim 外, 2009, Soltan 外, 2009, Ghonaim 外, 2010)。同样，Ofek 外 多人（2010）采用NTA分析siRNA传递树状纳米载体的特性，而Bhise利用NTA在细胞培养基因传递聚合物研究中测定颗粒大小与大小分布（Bhise 外, 2010）。Bhise最近扩大了研究以开发分析用于量化包裹于聚合物纳米颗粒中的质粒数的方法，使用NTA测定了每100nm纳米颗粒上的质粒密度（Bhise 外, 2011）。

Wei 外 研究人员（2012）强调了必须开发并优化一套稳健的方法，用于正确定义纳米颗粒的尺寸、形状和组成，以发展和改进纳米药物。此外，需要颗粒工程以保持非特异性细胞毒性处于低水平，并提高储存期间的稳定性。

已报告使用NTA测量纳米颗粒药物传递系统的尺寸及传递的其他示例（Hsu 外, 2010, Park 外, 2010, Tagalakis 外, 2010）。