摘要：纳米医学技术是一门新兴的科学技术, 为许多疾病的诊治提供了全新的思路。因纳米材料具有独特的物理、化学性质和较好的生物相容性被广泛应用于妇产科疾病的早期诊断、靶向及联合治疗中。产前诊断凭借纳米医学技术的早期、快速及高效检测的特点不仅降低了新生儿患遗传病率, 而且保障了孕妇的健康;纳米技术靶向性、稳定性及高效性的特点为妇科疾病的诊疗带来了新希望。本文就纳米技术在妇产科疾病诊疗中的优点、应用前景进行综述和展望。
关键词：纳米技术；医学技术
1 纳米技术在产前诊断中的应用
纳米技术在产前诊断中发挥着无与伦比的优越性, 它在唐氏综合征 (Down′s syndrome, DS) 、输卵管妊娠的诊断中可做到快速、准确及无创的效果, 优于传统的常规检测诊断技术。
1.1 DS产前诊断
DS是最常见的新生儿染色体异常疾病。先天性智力障碍、各种先天性畸形、特殊面容是该病主要的特点。据相关报道全国每年有26 000例DS患儿出生, 按此推算其分娩率占活产新生儿的1/700~1/800, 也就是说平均每20分钟我国就有1例DS患儿出生, 可见DS高发病率。传统的诊断方法利用脐静脉穿刺术、绒毛膜活检及羊膜腔穿刺, 对孕妇和胎儿都有一定的创伤性, 严重者导致胎儿宫内感染、早产、死胎等各种可能性的并发症。为了降低DS的发病率, 应在孕早期或中期进行唐氏筛查和诊断。而20世纪末发展起来的纳米技术在该疾病的诊断中发挥了其独特的优势。杜迎婷[1]构建磁性纳米复合粒子富集胎儿细胞对孕妇实施无创伤性DS产前诊断。通过从孕妇外周血分选胎儿的有核红细胞, 再利用抗体CD71 (transferrin receptor转铁蛋白) 、CD45 (leukocyte common antigen白细胞共同抗原) 及CD14 (Lipopolysacharide白细胞分化抗原) 偶联磁性纳米复合粒子, 将分选后的阴阳性细胞富集到诊断对象胎儿的外周血有核红细胞中。之后要对胎儿性别鉴定成功后才可利用GLP13/21探针鉴定21号染色体是否存在。此方法仅利用孕妇的外周血就可行之有效的应用于无创性的产前筛查和诊断中, 将产前诊断技术推向一个新的高潮。
1.2 异位妊娠 (ectopic pregnancy)
异位妊娠因输卵管处极易破裂、大出血和流产, 时刻威胁着患者的生命。目前常用B超确诊异位妊娠, 但胚芽的影像在5周内B超难以发现。研究者目前根据宫内妊娠人绒毛膜促性腺激素 (HCG) 每两天的变化量高达66%, 异位妊娠HCG分泌较少, 48 h上升不到50%的变化情况, 结合纳米技术早期诊断异位妊娠未破的情况。杨秀梅[2]利用纳米免疫层析技术制备试纸条对该病的诊断进行了探索, 将粒径为20 nm的纳米金溶液用0.1 mol/L的碳酸钾溶液调p H至9.0, 再分别取400μL均加入36μg/m L的HCG单克隆抗体均匀混合反应10 min后, 然后将10%Na Cl溶液80μL分别加入各管中, 利用毛细管取上述制备好的待测物置于试纸条上沿着硝酸纤维素膜 (NC膜) 向吸水纸方向流动, 当NC膜质控线处出现红色条带时, 结果为阳性。此技术只需10 min就可完成对早期异位妊娠的诊断。因该技术具有快速、准确、简单、无需特殊仪器设备, 极其适用于家庭的自我监测、现场的快速诊断及临床医生的诊断。
2 在妇科四大恶性肿瘤诊疗中的应用
妇科四大恶性肿瘤成为危害女性健康的头号杀手, 病死人数逐年上升。随着一些诊断技术的提高和靶向药物的出现, 使癌症的病死率逐年下降。尤其是纳米医学新兴技术的出现, 作为造影剂提高了成像的分辨率和敏感性;在靶向给药方面, 提高了药物的利用率和摄入量。
2.1 乳腺癌
近年来乳腺癌在我国城区女性中居恶性肿瘤首位, 与城市生活节奏快密切相关。该病具有发病率高、早期诊断率低、新发人数多及病死率高的特点。因此, 乳腺癌的早期诊断和治疗对提高患者的生活质量和生存率具有重要意义[3,4,5]。目前X射线、CT及磁共振 (MRI) 对乳腺癌的诊断起了重要作用, 但仍存在一定的缺陷, X线只能显示一个方位的信息, 没有立体效果, CT对于复杂的病理组织的性质的甄别具有一定的局限性, 而且对身体有很严重的辐射, 而MRI扫描时间长、分辨率低、诊断标准不统一、对微小钙化点不敏感及伪影较多[6]。随着纳米技术与影像技术的结合, 在一定程度上弥补了影像技术的不足之处。磁性纳米粒子 (MNP) 负载姜黄素 (CUR) 既增强了磁共振成像准确定位的能力又具有较强的抗乳腺癌细胞的能力, 可用于潜伏期疾病和临床疾病的诊疗[7]。MENG等[8]利用顺磁性氧化铁纳米粒 (SPION) 与黄体生成素释放激素 (LHRH) 结合, 成功导入乳腺癌动物模型中, 结果显示肿瘤细胞可有效的摄取SPION-LHRH复合物, 显着提高了T2加权分辨率, 上述实验突出了磁性纳米粒子作为载体对乳腺癌的早期诊治的重要性。
目前治疗乳腺癌的药物多数通过口服或者静脉给药, 在通过生理屏障才可到达病变部位, 常常在到达病变部位前渗出血管被网状内皮质系统 (RES) 吞噬。像蒽环类药物临床用量受到一定限制的同时, 还对心血管系统具有毒副作用;而紫杉醇类药物在体内降解的过程中释放致敏原组胺, 包裹紫杉醇影响药物抗肿瘤的效果。之后由于肿瘤多药耐药性的出现, 使抗肿瘤治疗的化疗药物越来越少, 现今发展起来的纳米技术可通过循环系统使RES系统的清除最小化[9]。纳米技术靶向给药治疗乳腺癌的优势在于其对正常血管的穿透性差, 对结构异常的肿瘤血管渗透效果好, 而且可减小化疗药物对人体质要器官的损伤。纳米材料作为一种高效的载体利用肿瘤微环境的改变增强药物的渗透滞留效应, 提高抗肿瘤药物的局部浓度, 增强对肿瘤细胞的杀伤力。MURAWALA等[10]发现纳米负载阿霉素的聚甲基丙烯酸-聚山梨醇酯嵌段共聚物在p H=4时比p H=7时释放明显加快的多, 使抗乳腺癌药物的局部浓度明显提高。在主动靶向方面, 磁性纳米微粒介导的靶向可提高抗乳腺癌药物的摄入。近期相关研究报道多孔二氧化硅纳米胶囊利用其内在磁性纳米粒子的性能投递药物治疗乳腺癌。TRAN等[11]采用上述投递药物的方式体内研究MT2小鼠乳腺癌细胞模型, 结果表明这些纳米胶囊的磁性靶向可向肿瘤深处渗透并且按需释放药物, 显着的降低了肿瘤细胞活力。YANG等[12]针对透明质酸的双模态成像和光热效应 (HA) 修饰的超顺磁性氧化铁纳米颗粒 (SPIONs) 对乳腺癌早期的诊断和治疗效果进行探究, 因CD44 HA受体在乳腺癌体内外试验中高度表达, 突出了HA SPIONs对特定细胞的摄取和普鲁士蓝染色的特异性积累。实验结果表明在磁共振成像和体内光热消融中, HA SPIONs表现出显着的负对比度, 不仅增强了T2加权磁共振成像, 而且提高了光热效应靶向治疗乳腺癌的CD44 HA受体的过度表达。因此, HA SPIONs对乳腺癌的诊断和治疗有很大的潜力。
为了凸显纳米技术在乳腺癌患者后期随访的时效性, ESKANDARI等[13]应用DNA功能化的金纳米粒子作为目标特异性探针对乳腺癌转移和预后不良的生物标志物活化白细胞黏附分子RNA (ALCAM) 基因进行检测, 具有较高的敏感性和特异性低体积反应, 该方法简单、快速、具有选择性、定量检测, 可用于低浓度样本的检测, 降低获取样品的难度。
2.2 卵巢癌
是女性生殖系统恶性程度和病死率最高的恶性肿瘤, 由于其所处解剖位置特殊, 早期症状不易发现, 确诊时该病已到晚期。2012年据美国癌症学会统计, 该国卵巢癌新发病例及新发病死病例分别为22 280、15 500例[14]。纳米材料因其具有粒径小、分布均匀, 经表面修饰的纳米粒子具有良好的生物相容性和靶向性, 逐渐成为卵巢癌诊治的研究新热点之一。影像技术有助于卵巢癌的诊断和分期, 因传统造影技术其分辨率、灵敏度及特异性不高而且稳定性差, 传统造影剂只针对特定的成像方式有效。而现今的纳米材料作为造影剂有效地提高了成像的分辨率和敏感性, 并且适用于多种成像方式。在实验室研究阶段中提高了卵巢癌诊断和分期的精确度, 也为后期运用到临床奠定了基础。ZHOU等[15]将多胺磺酸钠分子修饰的氧化铁纳米粒子作为MRI检查中的造影剂, 将其经静脉注射于卵巢癌SKOV-3细胞小鼠模型中作为T1类造影剂, 因其在体内的半衰期较长, 可有效提高MRI分辨率。WANG等[16]将叶酸、二氧化硅、超支化聚缩水甘油醚修饰的四氧化三铁粒子经静脉注射于卵巢癌SKOV-3细胞小鼠皮下移植瘤模型中作为T2类增强MRI分辨率的造影剂。相信在不久后T1、T2类造影剂将应用到临床影像学中, 为各类疑难杂症的诊断起到很好的辅助作用。
临床常用妇科检查、影像学检测及肿瘤标志物CA125检测卵巢癌, 但仍存在一定的漏诊和误诊率。此外, 卵巢癌还可通过淋巴、血液和种植转移, 将这些扩散的细胞有效分离开来, 对于卵巢癌的诊治也尤为重要。由于纳米材料具有较好的生物相容性, 可以特异地与肿瘤细胞结合并且滞留在高通透的肿瘤血管内, 近而准确的捕获肿瘤细胞和识别肿瘤组织。有益于卵巢癌的早期诊断、精准分期、癌细胞清除及术中定位[17]。磁性纳米材料可借助外在磁场的作用将捕获到的卵巢癌细胞分离, 有助于清除和检测患者体内扩散、转移部位的癌细胞。SCARBERRY等[18]用磁性纳米材料分离卵巢癌患者腹水中的癌细胞, 借助免疫化学染色和流式细胞仪对分离出的癌细胞进行分析, 结果发现磁性纳米材料被葡萄糖醛酸修饰和偶联YSA肽后, 能够快速有效地捕获和分离患者腹水中的卵巢癌细胞, 临床医生可将此技术与透析有机结合彻底根除癌症病灶。
现在临床一线治疗方案采用新辅助化疗加肿瘤细胞减灭术技术后化疗, 提高了卵巢癌患者的生存率, 但仍有70%的患者复发, 铂的耐药性占25%[19]。随后采用抗血管生成药物联合化疗治疗卵巢癌有效缓解了铂耐药的敏感性和复发性, 但贝伐单抗在应用的过程中存在严重的不良反应[20], 随着国内外学者对纳米靶向给药的深入研究, 发现能够显着降低药物的不良反应, 攻克肿瘤耐药性。还可缓慢释放药物到肿瘤细胞部位, 增强抗卵巢癌效果。MIR等[21]采用主动靶向卵巢癌肿瘤细胞过度表达的表皮生长因子受体 (epidermal growth factor receptor, EGFR) , 构建了一种负载西妥昔单抗的激光免疫脂质体, 该脂质体借助抗原抗体反应有效的靶向并杀灭人卵巢癌系 (OVCAR-5) 。EGFR主动靶向技术对于过度表达EGFR的肿瘤都有显着的疗效, 比如:肺癌、结肠癌、前列腺癌、膀胱癌等。当今多种纳米靶向给药技术的结合成为治疗肿瘤的研究新热点。HUANG等[22]利用主动靶向的优势将其与磁纳米粒子结合, 针对Fe3O4磁性纳米粒子表面通过靶向卵巢癌内皮糖蛋白的单链抗体的修饰, 制备出双重靶向的纳米粒子, 投递紫杉醇。通过流式细胞仪对病死肿瘤细胞的检测, 发现双重投递可增强紫杉醇对SKOV3细胞的杀灭效果。
2.3 宫颈癌
其发病率居女性生殖系统恶性肿瘤第二位, 病死率居第五位。常规治疗方案以手术和放疗为主, 化疗为辅。早期治疗可有效提高患者5年生存率, 治疗效果也特别显着。而晚期Ⅲ期患者5年生存率<50%, Ⅳ期患者只有20%。宫颈癌治疗的关键是个体化, 一般按照患者的临床分期、年龄、肿瘤相关因素等决定治疗方案, 目的是为了增强治疗效果, 减小副作用, 提高患者生存率和生存质量[23]。在治疗宫颈癌患者的药物中, 像吉非替尼和厄洛替尼除了具有抑制实体瘤的作用外还存在不良反应甚至导致患者病死[24]。LI等[25]构建脂质纳米粒子 (LPNs) 和聚合纳米粒子 (PNPs) 负载顺铂 (DDP) 和姜黄素 (CUR) 比较两者治疗宫颈癌的效果。制备DDP和CUR负载LPNs和PNPs, 依据两种纳米载体的粒子大小、Zeta电位、药物包封率和药物释放, 探究人宫颈癌细胞株 (He La细胞) 和荷瘤小鼠模型的体外细胞毒性和体内抗肿瘤作用, 结果LPNs负载CUR显着突出了其在体外的细胞毒性和体内较好的抗肿瘤效果。因此, 可以作为一个有效的有针对性的对宫颈癌化疗药物协同共输送纳米系统。
蛋白质的鉴定与绝大多数的肿瘤发现密切相关, 采用双向凝胶电泳2D-PAGE的实验方法可发现肿瘤的相关蛋白[26]。由于蛋白需求量大不宜用于诊断实验, 而蛋白图谱技术基于其较高的特异性和灵敏度被广泛的应用于宫颈癌的早期诊断和筛查中。尤其是纳米技术与基质辅助激光解吸电离飞行质谱技术 (MALDI-TOF-MS) 的联合在宫颈癌血清特异性标志物的检测中, 其敏感性、特异性较高。FAN等[27]发现MALDI-TOF-MS与纳米磁珠结合可捕获更多的蛋白, 分析检获早期诊断宫颈癌特征性蛋白标志物, 之后用PBSⅡ-C型蛋白芯片阅读仪检测并绘制蛋白指纹图谱, 结果发现在宫颈癌和对照组之间有74个差异蛋白峰, 从而可以准确的将健康人与宫颈癌患者区分开来。此方法对宫颈癌诊断的特异性高表达率为96%, 敏感性为90.5%。
2.4 子宫内膜癌
子宫内膜癌是源于子宫内膜上皮性的恶性肿瘤, 发病率在世界范围内呈上升趋势。现今对于易复发和晚期的子宫内膜癌仍是一大难题。EGFR的异常表达以及EGFR信号的激活在子宫内膜癌的发生发展过程中起着主导作用, 因此在抑制肿瘤生长过程中EGFR可作为重要靶点抑制肿瘤生长, 有效地抑制了E2的增殖和迁移。雌激素E2可导致肿瘤发生不同程度的恶化。EGFR抑制剂在治疗子宫内膜癌时, 其中吉非替尼在治疗复发性子宫内膜癌, 患者的耐受性好, 但疗效一般。而西妥昔抗体既可竞争性地抑制其他配体与EGFR特异性结合Ig G1单克隆抗体外还可促进跨膜的EGFR内吞和降解[28]。在使用EGFR抑制剂时需要遵循相应条件, 如信号传导中其他分子是否突变、表达及突变类型, 操作起来比较复杂。相关文献[29]报道, E2存在时, EGFR纳米抗体既可抑制人子宫内膜癌Ishikawa增殖又可抑制迁移。EGFR纳米抗体为子宫内膜癌的靶向给药开拓出全新的思维和方法。
3 在其他方面的应用
纳米技术在治疗妇科常见病中疗效明显优于常规方法, 细菌性阴道炎患者采用纳米银治疗的效果优于传统的常用药物甲硝唑。林淑萍等[30]在治疗55例中、重度宫颈糜烂患者采用纳米银凝胶联合微波治疗中发现治疗组术后创面愈合和出血时间明显短于对照组, 而且阴道排液量也少, 临床治疗效果显着。纳米银同样适用于治疗其他妇科炎症而且效果显着高于传统药物的治疗效果。
4 展望
新兴的纳米医学技术在妇产科疾病的诊疗过程中发挥着无可比拟的优越性, 实质上是常利用纳米粒子作为靶向给药和造影剂的载体, 能够准确到达病变部位, 达到早期诊断和治疗的效果。但仍在着一些不可忽视的问题:纳米靶向给药治疗肿瘤方面仍处于实验室的研究阶段;尚不明确其毒性机理及如何在生物体内降解代谢;纳米材料作为载体如何导入生物体内的作用机理仍不清楚。相信在不久的将来, 随着纳米技术的不断成熟, 上述问题都会攻克。同样纳米技术也会将妇产科疾病的诊疗推向一个新的高潮。
参考文献
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