随着纳米材料的发展，纳米载体的应用在医学研究中越来越普遍，特别是在药物输送和基因递送领域。有机和无机纳米粒子被广泛应用于医学研究和临床试验中，如脂质体、聚合物胶束、聚合物纳米粒、金纳米粒、二氧化硅纳米粒等。但由于其易被免疫系统识别并清除，及生物相容性和生物可降解性差，限制了合成纳米材料的实用性。采用细胞膜伪装纳米粒子是一种新型的递药策略，这类仿生纳米颗粒继承了源细胞(例如红细胞、免疫细胞、肿瘤细胞和血小板) 的特定生物学活性，能够逃避免疫系统的识别，延长体内循环时间，甚至可通过特定细胞膜蛋白而实现靶向的目的而成为一种具有良好前景的递送策略。

       细胞膜仿生纳米药物的制备方法

       膜仿生纳米药物的制备方法主要有自上而下和微流控电穿孔两种方式，自上而下方式是制备膜仿生纳米药物的常用方法，主要包括细胞膜提取和膜与纳米载体融合两步骤。其中， 红细胞、白细胞、血小板这类血细胞由全血中分离得来；中性粒细胞、巨噬细胞、自然杀伤( NK) 细胞等免疫细胞主要由骨髓中提取获得；肿瘤细胞由对应细胞传代培养获得；干细胞一般由动物组织中获取。收集到纯化的细胞后，将细胞经过低渗处理或反复冻融，然后通过高速离心的方法去除细胞内容物，以获取细胞膜碎片。利用多孔聚碳酸酯膜挤出制备细胞膜衍生囊泡，进一步将上述细胞膜衍生囊泡与纳米载体共挤出获得膜仿生核-壳纳米药物。虽然共挤出法是一种简单有效的方法，但不适合大规模生产，是细胞膜治疗技术走向临床实际应用的重大障碍。

       现阶段，有一些研究者利用超声法制备膜仿生纳米药物。超声法主要是将膜囊泡与纳米载体在超声下共孵育，使膜囊泡对内核载体进行包裹。在这过程中，超声频率、时间、超声强度对所形成的仿生纳米药物外观均匀性、药物载药量等参数具有重要影响。超声法制备的仿生纳米药物通常分布不均，且局部高温可能会造成膜蛋白变性。

       随着微流控技术的发展，基于微流控芯片的电穿孔技术因可实现高度重复和高通量制备膜仿生纳米药物而备受关注。微流芯片系统由五部分组成：进样口、Y 型合并通道、S 型混匀通道、电穿孔区和出样口。膜囊泡和纳米载体分别通过进样口进入系统后，在 Y 型通道合并，S 型通道混合。经电穿孔区的电脉冲作用，完成膜囊泡对纳米载体内核的包覆。通过对脉冲电压、持续时间以及流速等参数的微调，可以得到包覆性好、稳定性高的纳米颗粒，但是这种装置的成本相对共挤出和超声法高。

       膜仿生纳米药物表征

       膜仿生纳米药物制备完成后需要对其物理化学性质进行表征，以获得最 佳制备效果。通过检测膜修饰纳米药物前后的粒径、电位和形态等基本参数的变化，用以反馈调节制备流程， 提高膜仿生纳米药物的产率。此外，需检测细胞膜修饰后纳米药物的生物学功能，主要包括特异性蛋白和标记物的保留情况以及纳米药物安全性、药物释放和治疗效果。透射电子显微镜( TEM) 是常见的检测纳米药物形貌和膜包覆效率的仪器，其分辨率可达0.1～0.2 nm。膜仿生纳米药物能够在磷钼酸或醋酸双氧铀负染后呈现典型的双层的纳米颗粒图像，进而分析膜仿生纳米药物的粒径和计算样品中膜包覆纳米药物的比率。动态光散射( DLS) 技术作为纳米粒径分布和 Zeta 电位检测的基本方法，可评估细胞膜修饰的粒径和 Zeta 电位的变化。也可以通过检测细胞膜残留的碳水化合物来验证细胞膜包裹效果，如糖蛋白和唾液酸检测。最后利用SDS-PAGE凝胶电泳、蛋白质印迹( Western blotting) 、酶联免疫吸附测定( ELISA) 和免疫荧光等表征手段可检测膜包覆纳米药物的生物学功能及膜表面蛋白标志物。由于机体生物膜来源、膜修饰原理、纳米载体功能和负载药物不同，上述的表征方法应根据体系区别设计专属实验验证纳米递药系统的结构与性能。

       细胞膜仿生修饰纳米粒在肿瘤治疗中的优势

       1、良好的免疫逃避能力

       纳米医学的主要目标之一是实现治疗性纳米载体的体内长循环，虽然纳米粒可以通过被动靶向如穿透和滞留效应，及主动靶向完成药物递送，但是纳米粒作为一种外源性物质，很容易被机体的免疫系统识别并清除，随后人们使用聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）作为材料减少纳米粒的清除，但是研究发现多次注射聚乙二醇-纳米粒后，机体产生抗聚乙二醇抗体，反而促进纳米粒被清除。

       细胞膜仿生纳米粒是一种新的仿生方法，通过将细胞膜包被在纳米粒表面，源自细胞的膜结构、蛋白质、糖类可以保留在纳米粒表面，赋予纳米粒天然细胞膜的相关表面性质和生物学功能。如使用红细胞（red blood cell，RBC）膜包被载有雷帕霉素（rapamycin，RAPA）的聚乳酸-乙醇酸（poly（lactic-co-glycolic acid），PLGA）纳米粒，利用细胞膜固有的自我识别功能，使纳米粒具有逃避免疫系统清除的能力，并且实现了靶向血管病变部位药物的按需释放。巨噬细胞膜包被纳米粒可减少免疫细胞对纳米粒的清除作用，延长纳米粒循环寿命。此外，白细胞膜包被的纳米多孔硅颗粒也借助白细胞膜的固有生物学功能实现了纳米粒的免疫逃避和靶向治疗的作用。总之，细胞膜仿生纳米粒利用细胞膜的天然功能增强了纳米粒的生物相容性和免疫逃避能力，极大地延长了其循环时间。

       2、优良的药物装载能力

       纳米粒是一种优良的药物递送载体，将多个功能单元与可溶性大分子结合或通过共聚物的自组装可使纳米粒装载各种治疗剂或成像剂。并且药物分子与聚合物骨架的直接结合允许精确的药物装载并增加对药物释放的动力学控制。为此，研究人员设计了多种纳米载体，如聚合物载体、脂质体纳米粒和溶致液晶、金属纳米载体和纤维纺丝等，它们都有不俗的药物装载和控制释放能力。

       细胞膜仿生纳米粒将细胞膜包被于纳米粒表面形成核-壳结构，不影响纳米粒药物负载能力的同时对药物提供更好的保护作用。将光敏剂TCPP装载于自然杀伤细胞（natural killer cells，NK）仿生修饰的纳米粒中，通过光动力疗法（photodynamic therapy，PDT）治疗原发肿瘤，发现NK-纳米粒的药物包封率和载药率与未进行膜修饰的纳米粒相当，而TCPP泄漏明显减少，说明NK-纳米粒具有良好的药物装载和保护能力。细胞膜仿生纳米粒良好的药物装载和保护能力在肿瘤治疗上可以提高药物利用率和单剂药物治疗效果。

       3、良好的肿瘤靶向能力

       研究发现，利用免疫细胞的肿瘤归巢作用，能赋予细胞膜仿生纳米粒肿瘤靶向能力，从而对肿瘤靶向化疗表现出积极影响。其次利用细胞天然的同型或异型黏附性质，可以设计和构建出具有靶向功能的细胞膜仿生纳米粒。如癌细胞可以对其同源癌细胞膜包被的纳米粒产生极好的自我识别内化，使纳米粒特异性的靶向肿瘤。另外，干细胞膜仿生修饰的纳米粒也呈现良好的肿瘤靶向能力，如利用血小板（platelets，PLT）和癌干细胞混合膜包被的氧化铁磁性纳米粒能够主动靶向肿瘤，增强对肿瘤生长的抑制作用。细胞膜仿生修饰药物递送系统由于良好的靶向性，成为肿瘤治疗研究中常见的纳米药物系统。

       4、透血脑屏障能力

       大脑血管内皮细胞通过各种紧密连接蛋白相互相连，并与脑内周细胞和星形胶质细胞相互作用，形成血脑屏障（blood brain barrier，BBB）这一特殊的屏障系统。BBB 严格限制各种物质进入中枢神经系统，如血液中的炎症因子、神经毒 性物质、免疫细胞等，这一特性使脑部肿瘤治疗成为一个难题。

       细胞膜仿生纳米粒是一种由纳米技术主导设计的药物递送平台，它可以跨越各种生理屏障，包括 BBB，使药物顺利抵达脑肿瘤部位，增强脑肿瘤部位的药物积累，进一步提高脑肿瘤治疗效果。例如有研究表明，中性粒细胞（neutrophils NEs）膜包被的紫杉醇（paclitaxel PTX）阳离子脂质体（cationic liposome，CL）可以穿透血脑屏障抑制神经胶质瘤的术后复发。当 PTX-CL/NEs、PTX-CL 和 PTX 通过胶质瘤荷瘤小鼠术后尾静脉注射，并对大脑中递送的PTX 进行定量时，发现PTX-CL/NEs组PTX在大脑中的积累显著性高于PTX组和PTX-CL组。这证实了由术后炎症反应介导的 PTX-CL/NEs透过 BBB靶向脑肿瘤的优越性。

       参考资料

       [1]石雯,胡芳芳,尹铁英等.细胞膜仿生修饰纳米粒肿瘤治疗的研究进展[J].生物化学与生物物理进展,2022,49(03):525-539.

       [2]巩佳琦,赵佳宁,王延鸿等.细胞膜仿生递药系统在肿瘤治疗中的研究进展[J].医药导报,2022,41(12):1810-1815.

         作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证