南理工傅佳骏教授团队《Coord. Chem. Rev.》长篇综述：基于功能化介孔二氧化硅的智能递送体系在多种疾病治疗中的应用

由于介孔二氧化硅(MSNs)具有比表面积大、形貌结构可调、表面易修饰及生物相容性良好等一系列优点，其已经被广泛报道用作药物递送体系(DDSs)，特别是具有刺激响应性质的功能化介孔二氧化硅纳米体系在疾病治疗和诊断方面表现出巨大的应用潜力。刺激响应性介孔二氧化硅递送体系是一类在特定外部刺激（如pH，氧化还原，光等）作用下功能基元可发生结构转变(如裂解、解离、异构化等)而触发所载药物按需可控释放的智能反馈型载体。通过合理的形貌孔径调节和表面功能化修饰，这类递送体系能够高效转运各种形式的治疗药剂（比如小分子药物，基因，多肽和蛋白）抵达目标部位，因此这类递送体系有望用于治疗多种不同类型的疾病，包括癌症，细菌感染（感染性疾病），糖尿病，骨病和阿兹海默症等。近二十年来，具有精巧结构和优异性能的介孔二氧化硅智能递送体系层出不穷，蓬勃发展，研究深度不断提高，为后续构建适合于临床应用的高效硅基纳米药物载体提供了借鉴与参考。

近些年来，关于介孔二氧化硅纳米体系的高质量综述文章不断涌现，这些综述论文的关注重点主要为：（i）介孔二氧化硅的合成方法，反应机理以及影响因素；（ii）二氧化硅骨架修饰，形貌孔结构调控以及材料表面功能化；（iii）介孔二氧化硅体系在肿瘤防治中的相关应用包括癌症早期检测、诊断以及治疗。但是，迄今为止，全面概述介孔二氧化硅基递送体系在各类疾病诊疗中的应用进展的综述性文章寥寥无几。近日，南京理工大学化学与化工学院傅佳骏教授团队在国际著名化学期刊Coordination Chemistry Reviews（IF:22.3）发表了题为”Chemically engineered mesoporous silica nanoparticles-based intelligent delivery systems for theranostic applications in multiple cancerous/non-cancerous diseases”的长篇综述文章（篇幅长达70页），系统性地总结了基于功能化介孔二氧化硅的智能递送体及其在多种疾病（不局限于癌症）诊疗中的研究进展。首先，作者简要叙述了介孔二氧化硅的结构特征，并全面总结了介孔二氧化硅体系的优点与缺点，尤其对其缺点（即降解性能较差、具有潜在生物毒性、合成成本相对较高、表面修饰过程复杂等）进行详细剖析。随后，作者概括了目前介孔二氧化硅基智能递送体系的常见构建策略（图1），包括引入分子/超分子门控开关，表面锚定小尺寸纳米材料，脂质/聚合物/生物大分子包覆，以及直接偶联药物分子（前药）。继而根据刺激响应类型（包括pH、氧化还原、酶、光和葡萄糖等）对智能递送体系进行深度分类介绍，并对各个类型体系的构筑思路和响应机制作了细致分析，列举了诸多开创性研究以及代表性新近研究。此外，作者还指出了目前刺激响应性递送体系面临的一些问题与挑战。

图1. 介孔二氧化硅基智能递送体系的构建策略

接着，作者全面阐述了介孔二氧化硅基递送体系在多种疾病（包括癌症、细菌感染（感染性疾病）、糖尿病和骨病等）诊疗中的研究情况（图2）。由于不同类型的疾病具有特异性的生理病理屏障和微环境，因此针对特定疾病诊疗应用而设计的智能递送体系通常具有独特的结构属性和生物学效应。于此，作者根据疾病类型分类介绍了相应智能递送体系的设计策略、给药途径和治疗模式（原理）。值得注意的是，目前报道的介孔二氧化硅基递送体系绝大多数是针对癌症诊疗应用设计的，这类智能递送体系能够响应肿瘤微环境特征信号（包括pH、酶、GSH和H₂O₂）或/和外源性刺激因素（如光、磁场、超声和X射线）而启动其抗癌作用，其治疗模式涵盖单一疗法（如化学治疗、基因治疗）、双药/多药联合疗法以及化学治疗/基因治疗协同光疗（包括光动力治疗（PDT）和光热治疗（PTT））/声动力治疗（SDT）/放疗（RT）/化动力治疗（CDT）等。相比之下，针对非癌疾病设计的介孔二氧化硅基递送体系报道较少，相关研究仍处于初步发展阶段。为了展示介孔二氧化硅基递送体系在非癌疾病治疗领域中的研究现状，作者对过去十年里相关的研究报道进行了全面性综述，显露了硅基智能递送体系在非癌疾病治疗领域的发展状况与其在癌症治疗领域的研究情况差距较大，亟待纳米科学和生物医学领域科研人员进一步探索与拓展。之后，作者详细论述了近些年 介孔二氧化硅体系的临床转化发展状况，从2009年至今已有七项相关临床试验正在进行中或者已经完成。作者也指出了其在临床转化过程中面临的种种困难与阻碍，包括生物安全性问题、工艺放大问题、批间重现性问题和体系结构复杂性等等，同时提出了解决这些问题的措施与思路。最后，作者对介孔二氧化硅基递送体系在疾病治疗领域的发展趋势进行了预测与展望。

图2. 介孔二氧化硅基智能递送体系应用于多种类型疾病诊疗

该综述文章近日发表于在Coordination Chemistry Reviews（IF:22.3），论文第一作者为南京理工大学博士生周帅，论文通讯作者为南京理工大学傅佳骏教授。该综述文章在撰写过程也得到南方医科大学喻志强教授、南京林业大学黄超伯教授以及广州医科大学刘宏星教授的悉心指导。本论文获得国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和中央高校基础研究基金等支持。

文献链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001085452100583X