The Innovation | 精细可工程化纳米技术：心血管疾病诊疗的新方向

导

读

心血管疾病尤其是冠心病在世界范围内有较高的发病率和死亡率。传统的诊疗方式具有一定的局限性，亟需新技术的突破。近日，复旦大学葛均波、李华团队归纳总结了纳米材料在光电磁力、表面修饰等方面的特殊优势，提出在分子水平上构建改良当前诊疗模式的新医学平台。该成果以Review形式在线发表于The Innovation期刊。

图1 图文摘要

纳米材料拥有独特的理化性质，有助于提高生物传感技术和分子成像技术在心血管疾病诊断中的灵敏度和特异性；同时，表面工程化的纳米材料可直达斑块区，作为纳米载体实现药物靶向递送，直接在病变部位发挥治疗效应（图1）。

当今，心血管疾病尤其是冠状动脉疾病仍然是一种具有较高发病率和死亡率的疾病。尽管先进的技术不断增加我们对心血管疾病的了解，但其诊断和治疗方式仍存在局限性。作为新兴的跨学科方法，纳米技术已显示出巨大的临床应用潜力。本文首先概括了纳米材料在生物标志物检测和分子成像上的应用，纳米材料的使用能够大幅提高诊断灵敏度和特异性。随后，文章总结了多种纳米材料（脂质体、聚合物、无机纳米颗粒、天然纳米颗粒、仿生纳米颗粒等）作为载体靶向病损并有效释放治疗药物的研究进展。最后，文章论证了纳米材料的抗氧化/抗炎和光电/光热特性可被直接应用于心血管疾病治疗的潜力。

01

纳米技术辅助检测心血管疾病生物标志物

快速检测肌钙蛋白（cTns）、肌红蛋白（Myo）等相关生物标志物是实现心血管疾病早诊早治、改善患者预后的关键。基于纳米材料的生物传感技术，如比色法、电化学发光法、拉曼光谱法等，是实现生物标志物快速检测的良好策略。表面修饰或结构优化的纳米材料，能够增加其与目标分子之间的亲和力，减少非特异性吸附，加快检测信号转导速率，从而实现心血管疾病生物标志物的及时快速检测，显著提高生物传感法的灵敏度和特异性（图2）。

图2 基于纳米材料的生物传感技术的快速、灵敏、特异检测冠心病相关生物标志物

02

纳米技术辅助心血管疾病分子成像

无创分子成像可以精准地提供生命体解剖结构、病理生理以及分子水平等信息，在心血管疾病初筛、早诊中具有重要作用。纳米材料具有优异的光电和顺磁效应，可显著提升磁共振、光学、光声等在体内的成像灵敏度。同时，表面工程化修饰（如多肽、抗体、配体等）的纳米探针可以靶向作用于病损斑块中各个组分，实现特异性信号的累积，从而有效评估易损斑块进展（图3）。

图3 多种纳米技术辅助的分子成像策略

多模态成像是将多成像功能单元整合到一个实体中。采用纳米探针共辅助技术可以互补诊断信息，共享协同优势，突破单一成像在灵敏度、特异性、空间分辨率、组织穿透性等方面的局限，一体化协助临床诊断、预防和个体化治疗（图4）。

图4 纳米材料辅助的多模态协同成像策略，特异靶向动脉粥样斑块和血栓

03

纳米材料作为药物靶向递送的智能载体

高效药物治疗的目标是持续地、针对性地将活性药物成分输送到病损部位。全身给药由于其快速的中和作用使得治疗效果折损，而靶向基团表面修饰后的纳米粒子能穿透生物屏障，减少脱靶效应，主动到达病损部位（图5）。

图5 智能纳米组装体实现斑块部位靶向药物递送

04

纳米材料本体发挥治疗效应

除了装载药物外，纳米材料本身也可以通过其抗氧化、抗炎、光动力、光热等特殊性能清除斑块中活性氧，较好地干预靶细胞（图6）。

图6 纳米材料本体发挥治疗效应

总结与展望

本文总结了近年来纳米材料在辅助心血管疾病生物标志物检测、分子成像、药物靶向递送以及自身靶向干预等新型策略中的出色应用，然而其在临床上的大规模使用还有一段较长的路要走：一、基于纳米材料的生物传感器和分子成像技术有待筛选出新的生物标志物来评估病损进展；二、纳米材料的生物相容性、药代动力学、安全性等需要在多种动物模型中广泛评估；三、稳定可控的纳米材料规模化生产依然是纳米辅助诊疗产业化运作的关键。

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(22)00010-8

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第三卷第二期以Review发表的“Nanotechnology for Cardiovascular Diseases” (投稿: 2021-11-17；接收: 2022-01-19；在线刊出: 2022-02-02)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100214

引用格式：Hu Q., Fang Z., Ge J., et al. (2022). Nanotechnology for Cardiovascular Diseases. The Innovation. 3(2),100214.

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