鐵蛋白納米載體及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力

蘇 愷，范葶莉，宋勤葉*

(1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院 河北省獸醫(yī)生物技術(shù)創(chuàng)新中心，保定 071000；2. 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畜牧獸醫(yī)系，滄州 061001)

納米材料是一種人工制造或自然形成的、粒徑在1～100 nm的微型顆粒；其中，乳膠體、陶瓷顆粒、金屬顆粒、碳顆粒、聚合物及生物分子等均可作為納米材料。由于納米微粒的獨(dú)特結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使其產(chǎn)生了表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，故納米材料具有許多特殊功能。目前，納米材料已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物檢測、光學(xué)以及國防等領(lǐng)域[1]。自然條件下，生物能夠合成各種各樣的納米顆粒，如外泌體、脂蛋白、鐵蛋白、小熱休克蛋白與病毒樣顆粒等，這些納米顆粒與細(xì)胞膜作用強(qiáng)，極易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，易被化學(xué)和生物學(xué)修飾或改造[1-3]。將納米技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)相結(jié)合而制成的納米制劑和納米藥物具有更好的藥代動(dòng)力學(xué)、高效性、生物相容性、安全性和靶向性等優(yōu)勢，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用前景十分廣闊[4]。

鐵蛋白(ferritin)由法國科學(xué)家Laufberger(1937)[5]首次發(fā)現(xiàn)，Lawson等[6]明確了鐵蛋白的晶體結(jié)構(gòu)。除酵母外，鐵蛋白廣泛存在于動(dòng)物、高等植物、細(xì)菌、真菌以及古細(xì)菌中，具有儲(chǔ)存鐵、調(diào)節(jié)鐵離子代謝和維持機(jī)體內(nèi)鐵元素平衡及保護(hù)細(xì)胞組分等功能[7]。哺乳動(dòng)物的幾乎所有組織中均有鐵蛋白，尤其是在肝和脾內(nèi)含量最高[7-8]。在細(xì)胞內(nèi)外均存在鐵蛋白，胞內(nèi)鐵蛋白主要分布于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和線粒體中，胞外鐵蛋白則主要存在于如血清、滑膜液和腦脊液等液體中[7-9]。鐵蛋白是由一定數(shù)目的亞基以對(duì)稱方式組成一個(gè)空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為鐵和磷酸鹽分子構(gòu)成的內(nèi)核，具有直徑小(外徑9～32 nm)、 耐熱(85 ℃)、耐變性劑以及蛋白亞基解體(pH 2.66～3.4)后可重新恢復(fù)(pH 7.0)原結(jié)構(gòu)等獨(dú)特的理化性質(zhì)[10-13]。近年來，通過對(duì)鐵蛋白進(jìn)行化學(xué)修飾和基因工程改造而搭建的鐵蛋白納米載體平臺(tái)，為診斷制劑、疫苗遞送和靶向治療等的研究提供了重要支撐。本文重點(diǎn)綜述了鐵蛋白的結(jié)構(gòu)、生物學(xué)功能及其在診斷、疫苗研究和藥物遞送等方面的研究進(jìn)展，以期為基于鐵蛋白納米顆粒的檢測制劑、疫苗和藥物載體的研究提供參考。

1 鐵蛋白的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能

根據(jù)蛋白組成和結(jié)構(gòu)的不同，鐵蛋白可分為經(jīng)典鐵蛋白(ferritin, Ftn)和細(xì)菌特有鐵蛋白。Ftn是鐵蛋白家族的典型成員，見于真核生物、古細(xì)菌和細(xì)菌中，是迄今發(fā)現(xiàn)的分布最廣泛的一種鐵蛋白[11]。細(xì)菌特有鐵蛋白主要有Bfr(bacterioferritin)、Dps(DNA binding protein from starved cells)和Encftn(encapsulin ferritin)3種；其中，Bfr存在于細(xì)菌中，結(jié)構(gòu)上與Ftn相似，但有明顯差異；Dps發(fā)現(xiàn)于細(xì)菌和古生菌，是一種可以與DNA結(jié)合的鐵蛋白；Encftn是在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的直徑最大的一種鐵蛋白[7, 14-15]。

1.1 經(jīng)典鐵蛋白

經(jīng)典鐵蛋白Ftn由24個(gè)亞基組成，外徑約為12 nm， 內(nèi)徑8 nm，為一對(duì)稱型中空球狀結(jié)構(gòu)，其相對(duì)分子質(zhì)量為450 ～ 480 ku。Ftn的亞基為長5 nm、寬2.5 nm的圓柱形，每個(gè)亞基由5～6個(gè)α螺旋組成[16](圖1a、1b)。天然的鐵蛋白含有鐵核(主要成分是5Fe2O3·9H2O)，每個(gè)鐵蛋白的中心空腔能夠存儲(chǔ)大約4 500個(gè)鐵原子，不含鐵核的鐵蛋白稱為脫鐵鐵蛋白(apoferritin)[7]。

通常情況下，F(xiàn)tn球狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面富含谷氨酸和天冬氨酸等酸性殘基，其等電點(diǎn)為5.0～6.0，致使鐵蛋白內(nèi)表面的負(fù)電荷密度很高[17]。研究表明，鐵蛋白的24個(gè)亞基組成正八面體結(jié)構(gòu)，其亞基之間連接可形成一定的通道，每個(gè)Ftn分子具有8個(gè) 3倍通道和6個(gè)4倍通道，其孔徑為0.3～0.5 nm (圖1c)。在這些通道以及Ftn內(nèi)部均帶負(fù)電荷，此特征使金屬離子和帶正電荷的有機(jī)小分子可以擴(kuò)散到腔內(nèi)[16, 18-19]。

雖然從古細(xì)菌到高等真核生物Ftn的結(jié)構(gòu)具有高度保守性，但在不同生物體內(nèi)或者同種生物的不同組織器官內(nèi)，鐵蛋白的亞基組成及亞基數(shù)目不同。鐵蛋白亞基包括：重鏈(H-chain，21 ku)和輕鏈(L-chain，19 ku)[20]，其中H鏈和L鏈按一定比例組裝成的鐵蛋白分子為多聚物，而由相同亞基(H鏈或L鏈)組裝成的鐵蛋白分子為均聚物。在植物和細(xì)菌中，大部分的Ftn是由相同亞基自主裝而成的均聚物，少數(shù)是由不同H鏈和L鏈組成的多聚物。哺乳動(dòng)物的鐵蛋白是由H鏈和L鏈共同組裝成的多聚物，且不同組織中鐵蛋白的H鏈和L鏈的比例也不盡相同，如人的心臟中鐵蛋白H鏈含量較高，人肺和馬脾中L鏈含量較高，這是由于哺乳動(dòng)物不同器官和組織對(duì)鐵離子代謝功能或者鐵存儲(chǔ)功能的需求不同所致[8, 21]。在昆蟲體內(nèi)，F(xiàn)tn由兩種亞基(命名為HCH和LCH)以固定比例(H12∶L12)組裝而成，敲除其中任何一種亞基基因都會(huì)使其胚胎致死[22]。

在不同的鐵蛋白亞基中，H鏈亞基含有高度保守的“亞鐵氧化酶”氧化位點(diǎn)，具有結(jié)合和氧化亞鐵離子的功能[7]，并直接參與機(jī)體對(duì)氧化損傷的保護(hù)作用[23]。而鐵蛋白L鏈亞基具有電子轉(zhuǎn)移活性，可以通過鐵蛋白殼層的電子受體和供體使鐵氧化過程中釋放的電子穿過鐵蛋白籠，提高鐵的周轉(zhuǎn)速度。Ftn特有的中空結(jié)構(gòu)以及靈活的離子通道，使其在不同物質(zhì)的遞送方面具有廣泛的應(yīng)用潛力。

1.2 細(xì)菌特有鐵蛋白

細(xì)菌鐵蛋白Bfr的結(jié)構(gòu)和直徑與Ftn相似，大多數(shù)是由24個(gè)H鏈亞基組成的均聚物，少數(shù)細(xì)菌的Bfr是由H鏈和L鏈兩種亞基組成的多聚物，如銅綠假單胞菌(Pesudomonasaeruginosa)、惡臭假單胞菌(P.putida)和藍(lán)藻(cyanobacteriumSynechocystis)中的鐵蛋白[24-25]。與經(jīng)典鐵蛋白Ftn不同的是，在Bfr的每兩個(gè)亞基之間有一個(gè)血紅素基團(tuán)，而經(jīng)典鐵蛋白Ftn的亞基之間沒有[11]。Bfr具有儲(chǔ)存鐵、參與保護(hù)細(xì)胞免受氧化還原應(yīng)激和維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的功能，但其的儲(chǔ)鐵功能主要是通過與血紅素結(jié)合的形式而實(shí)現(xiàn)的[26]。

Dps是由12個(gè)相同亞基組成的外徑約9 nm、內(nèi)徑4.5 nm的四面體對(duì)稱的殼狀結(jié)構(gòu)。由于Dps體積小，在其中心空腔僅能夠存儲(chǔ)500個(gè)左右的鐵原子。除了能存儲(chǔ)鐵原子之外，Dps的主要功能是防止有害的芬頓反應(yīng)(fenton reaction)，保護(hù)DNA免受鐵誘導(dǎo)的氧化損傷[27-28]。

Encftn是細(xì)菌鐵蛋白中最大的一種，直徑有24和32 nm兩種，蛋白分子呈二十面體，分別由60和180個(gè)相同的亞基組成[10, 29]。Encftn最多能夠存儲(chǔ)大約30 000個(gè)鐵原子[10]，這些鐵原子可能以不均勻的形式聚集成為多個(gè)直徑5～6 nm的鐵微粒(iron granules)，它們加在一起所包含的鐵原子量大約是單個(gè)Ftn的10倍[30]。但Encftn的亞基內(nèi)不含有鐵氧化酶中心和鐵原子，因此，Encftn只能依靠裝載其他鐵蛋白或組裝不完整的鐵蛋白(half-ferritin)分子來實(shí)現(xiàn)鐵的儲(chǔ)存或者轉(zhuǎn)化功能[30-32]。

2 鐵蛋白的應(yīng)用

2.1 在疾病診斷方面

鐵蛋白的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其可作為納米容器裝載具有不同功能的物質(zhì)，從而提高或改善生物醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)的應(yīng)用效果。鐵蛋白裝載的物質(zhì)主要包括納米熒光材料、磁性納米顆粒和過渡金屬離子[33-35]，用于腫瘤靶向熒光檢測、核磁共振成像和生化檢測等方面。

2.1.1 腫瘤靶向熒光檢測 鐵蛋白的H鏈能夠與細(xì)胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(transferritin receptor 1，TfR1)特異性結(jié)合，而腫瘤細(xì)胞過度表達(dá)TfR1[36]，該特性使鐵蛋白在成像檢測方面具有很大的應(yīng)用潛力。已有試驗(yàn)表明，用異硫氰酸熒光素(FITC)或Cy5.5標(biāo)記鐵蛋白H鏈制成的納米顆粒可染色腫瘤細(xì)胞，區(qū)分癌細(xì)胞與正常細(xì)胞，檢測敏感性達(dá)98%[37-38]，但鐵蛋白與不同腫瘤細(xì)胞的結(jié)合能力有差異。此外，鐵蛋白還可以延長熒光染料的體內(nèi)發(fā)光時(shí)間，如裝載熒光染料吲哚箐綠(indocyanine green，ICG)的鐵蛋白H鏈納米粒(HFN-ICG)，在小鼠活體腫瘤熒光成像檢測時(shí)，ICG在體內(nèi)的保留時(shí)間延長，在給藥6 h后仍可觀察到較強(qiáng)的熒光信號(hào)[33]。上述研究表明，基于鐵蛋白納米顆粒的熒光檢測試劑不僅可以實(shí)現(xiàn)靶向性和精準(zhǔn)性診斷的目的，而且具有高敏感性及檢測長效性的特點(diǎn)。

2.1.2 核磁共振成像檢測 目前，氧化鐵磁性納米顆粒(magnetic nanoparticles，MNP)作為T1造影劑和T2造影劑已廣泛應(yīng)用于核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)檢測中，但是需要對(duì)MNP進(jìn)行復(fù)雜的修飾才能具備高效率的組織靶向性和良好的生物相容性等特點(diǎn)，并且MNP具有一定的細(xì)胞毒性[39-40]。而裝載MNP的磁性鐵蛋白(magnetoferritin，MFt)具有蛋白質(zhì)殼層，可以避免上述缺點(diǎn)，在溶液中容易分散，不相互作用，生物相容性好，成像效果顯著優(yōu)于造影劑，更適用于活體MRI[41-43]。Radoul等(2016)[44]將人H鏈鐵蛋白的C末端與磁小體蛋白Mms6連接后轉(zhuǎn)染小鼠膠質(zhì)瘤C6細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)該嵌合磁性鐵蛋白可提高核磁共振的檢測極限?？梢姡b載MNP的鐵蛋白納米顆?？梢詫?shí)現(xiàn)組織靶向性、降低細(xì)胞毒性、提高成像準(zhǔn)確性與檢測極限的目標(biāo)。

2.1.3 生化檢測 一般鐵蛋白的H鏈亞基具有鐵氧化酶中心，因此鐵蛋白本身即是一種納米酶。以鐵蛋白為基礎(chǔ)，通過不同方法裝載過渡金屬離子，獲得的人工納米酶可表現(xiàn)出不同的類酶活性[34]，具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，同時(shí)鐵蛋白外殼能夠有效抵抗高溫、變性劑以及生物體內(nèi)致酶失活的大分子物質(zhì)的作用[34]。人工納米酶活性與鐵蛋白裝載金屬離子的量成正比，雙金屬納米酶的活性高于單一金屬的納米酶，這可能與兩種金屬離子(如Fe和Pt)存在協(xié)同效應(yīng)有關(guān)[45-46]。目前，利用鐵蛋白合成的人工納米酶主要包括類鐵氧化酶、類過氧化酶、類氧化酶和類超氧化物歧化酶等(表1)[37，45-55]。這些人工納米酶可用于調(diào)節(jié)體內(nèi)鐵的動(dòng)態(tài)平衡、疾病診斷和治療，還可以用于清除細(xì)胞內(nèi)活性氧和冷凍保存劑。

2.2 在納米疫苗研究方面

應(yīng)用基因工程手段對(duì)鐵蛋白的不同亞基進(jìn)行改造或修飾，將抗原蛋白引入鐵蛋白表面，同時(shí)不影響鐵蛋白各亞基之間的自主裝性能。該特點(diǎn)使鐵蛋白作為納米遞送系統(tǒng)在納米疫苗(nanoparticle vaccines)研發(fā)和抗原遞呈研究等方面突顯競爭潛力[3]。研究發(fā)現(xiàn)，幽門螺桿菌(Helicobacterpylori，HP)鐵蛋白亞基與H1N1流感病毒血凝素(hemagglutinin，HA)的融合蛋白納米顆粒(HA-Ftn)能夠誘導(dǎo)小鼠和雪貂產(chǎn)生高于普通疫苗10倍以上的中和抗體，并且中和抗體作用范圍廣(可中和同亞型的不同毒株)[56]；HP-Ftn與EB病毒(Epstein-Barrvirus，EBV)表面糖蛋白(gp350)的融合納米顆粒刺激小鼠和靈長類動(dòng)物產(chǎn)生的特異性中和抗體水平比單純gp350糖蛋白誘導(dǎo)的抗體水平高10～100倍[57]。另外，鐵蛋白的H鏈和L鏈可分別與不同抗原基因(如不同流感病毒毒株的HA亞基和人類免疫缺陷病毒包膜蛋白Env)重組，制備含有兩種不同抗原的重組鐵蛋白納米顆粒，這些重組納米顆粒均能刺激小鼠產(chǎn)生針對(duì)相應(yīng)病毒的中和抗體[58]，這為后期多價(jià)鐵蛋白納米疫苗的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

近來，Powell等[59]體外表達(dá)的HP-Ftn與新冠肺炎病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2) S蛋白的融合蛋白納米顆粒(S-Ftn)(圖2)誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生的血清中和抗體水平比20名新冠肺炎恢復(fù)期血漿捐獻(xiàn)者高2倍。此外，基于鐵蛋白的丙型肝炎病毒(HCV)[60]、人輪狀病毒[61]、呼吸道合胞病毒(RSV)[62]和疏螺旋體[63]等的納米顆粒，均能誘導(dǎo)動(dòng)物產(chǎn)生高水平的特異性抗體(表2)?？乖鞍自阼F蛋白亞基上的插入位點(diǎn)及抗原分子量的大小會(huì)影響疫苗的免疫效果，如當(dāng)腸病毒71的VP1蛋白呈現(xiàn)在鐵蛋白外部時(shí)，誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生的抗體滴度較高；抗原肽分子越大，免疫效果越好；當(dāng)抗原設(shè)計(jì)在鐵蛋白環(huán)區(qū)(loop zone)時(shí)，免疫效果最好，保護(hù)率最高[64]。

有關(guān)鐵蛋白納米疫苗能夠誘導(dǎo)高水平且持久免疫應(yīng)答的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，鐵蛋白納米疫苗顆?？稍诿庖咝∈蟮牧馨徒Y(jié)內(nèi)沉積，刺激特異性B淋巴細(xì)胞成熟，但在免疫獼猴時(shí)卻未發(fā)現(xiàn)該效果，對(duì)此需要進(jìn)一步深入探究[65]。Wang等[66]發(fā)現(xiàn)鐵蛋白-乙肝病毒(HBV)表面抗原preS1納米顆粒能同時(shí)主動(dòng)靶向淋巴結(jié)中的常駐SIGNR1+巨噬細(xì)胞和SIGNR1+樹突狀細(xì)胞，分別促進(jìn)B細(xì)胞和Tfh細(xì)胞的活化應(yīng)答，該機(jī)制可能是誘導(dǎo)機(jī)體持久產(chǎn)生高水平抗體的主要原因，并且該研究認(rèn)為鐵蛋白納米疫苗的免疫增強(qiáng)效果可能還與鐵蛋白能重復(fù)展示目的抗原有關(guān)。另有研究表明，鐵蛋白可通過激活TLR4/NF-κB途徑刺激骨髓樹突狀細(xì)胞成熟，進(jìn)而促進(jìn)T細(xì)胞增殖分化為輔助性Th1和Th2細(xì)胞，增強(qiáng)機(jī)體的免疫反應(yīng)[67]。上述研究表明，鐵蛋白納米疫苗可以同時(shí)刺激B細(xì)胞和T細(xì)胞活化，誘導(dǎo)完整的免疫應(yīng)答反應(yīng)；鐵蛋白本身不僅可以作為非病毒型疫苗運(yùn)輸載體，而且其本身還具有免疫增強(qiáng)效果。

表1 基于鐵蛋白的人工納米酶

表2 以鐵蛋白為抗原遞送系統(tǒng)的疫苗研究

2.3 在藥物遞送系統(tǒng)方面

2.3.1 化學(xué)藥物遞送系統(tǒng) 鐵蛋白作為遞送系統(tǒng)裝載化學(xué)藥物，可以有效避免藥物在體內(nèi)被快速清除，延長藥物的半衰期，減少藥物用量，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)靶向給藥，提高細(xì)胞攝取藥物的效果。Macone等[68]利用人H鐵蛋白特異性識(shí)別CD71的功能，將H鐵蛋白部分序列嵌合在古細(xì)菌鐵蛋白基因中，在大腸桿菌中表達(dá)出“人源化古生鐵蛋白(HumFt)”，然后裝載細(xì)胞色素C(圖3)，從而將細(xì)胞色素C成功傳遞給急性早幼粒細(xì)胞白血病(APL) NB4細(xì)胞系，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。包封于鐵蛋白中的阿霉素(Dox)對(duì)胃癌、肝癌、乳腺癌及黑色素瘤的療效顯著提高，同時(shí)其對(duì)正常細(xì)胞的毒性降低[69-72]。鐵蛋白藥物載體在跨越血腦屏障(blood brain barrier，BBB)治療腫瘤的研究中備受關(guān)注。Fan等[73]和Liu等[74]分別證實(shí)裝載Dox和紫杉醇(PTX)的鐵蛋白對(duì)小鼠大腦原位膠質(zhì)瘤有特異性殺傷功能，且對(duì)其他器官無明顯毒性。另外，根據(jù)臨床需要，通過對(duì)鐵蛋白進(jìn)行修飾可獲得對(duì)某些細(xì)胞的靶向功能，如在體外試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將腫瘤細(xì)胞的特異性單克隆抗體共價(jià)引入鐵蛋白表面制成的抗體-藥物偶聯(lián)物對(duì)黑色素瘤細(xì)胞的靶向性比無單抗引入偶聯(lián)物的靶向性高出25倍[75]；用低分子量的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)處理的鐵蛋白可以快速穿過肺支氣管黏液層，當(dāng)惡性肺癌小鼠吸入PEG處理的包裹阿霉素的重鏈鐵蛋白后，成活率提高50%[76]；負(fù)載光敏劑ZnF16Pc的葉酸與鐵蛋白納米偶聯(lián)物能有效抑制小鼠體內(nèi)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移[77]。綜上表明，鐵蛋白可以作為體內(nèi)靶向治療的理想藥物載體。

2.3.2 核酸或多肽類藥物遞送系統(tǒng) 在腫瘤治療中，由于化學(xué)藥物缺乏特異性，不良反應(yīng)大，而核酸和多肽等生物制劑因穩(wěn)定性差、易被降解或變性及半衰期短等，使其難以達(dá)到理想的治療效果。為了提高生物制劑的穩(wěn)定性，改善其生物學(xué)活性，Li等[78]用人H鐵蛋白和L鐵蛋白分別包封小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)，制得的H-siRNA和L-siRNA可免受RNA酶的降解，在培養(yǎng)基中于37 ℃和4 ℃條件下能分別保存24 h和4周以上，期間未發(fā)現(xiàn)siRNA泄露或者降解，并能有效抑制目的基因的表達(dá)。Lee等[79]將陽離子肽(CAP)、腫瘤細(xì)胞靶向肽(CTP)、腫瘤細(xì)胞穿透肽(CPP)和酶促切割肽(ECP)融合到人H鐵蛋白的C-末端，然后包封siRNA，獲得了能與腫瘤細(xì)胞特異性結(jié)合，并能穿透細(xì)胞膜的鐵蛋白-siRNA納米粒，成功地實(shí)現(xiàn)了siRNA在腫瘤細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的靶向釋放及有效沉默靶基因的目的。Su等[80]將胰高血糖素樣肽(glucagon-like peptide-1，GLP-1)與人鐵蛋白H亞基N端基因融合，用大腸桿菌表達(dá)的GLP-HFT重組蛋白，保持了天然GLP-1的降血糖功能，降糖效果可至少保持24 h；皮下注射GLP-HFT重組蛋白的半衰期約為52 h，表明該鐵蛋白作為遞送載體在II型糖尿病治療藥物研發(fā)中具有巨大潛力。這些研究說明，將鐵蛋白納米遞送系統(tǒng)與核酸或多肽類藥物相結(jié)合，可以彌補(bǔ)生物類藥物的缺陷，提高藥物療效，延長藥物半衰期，并可實(shí)現(xiàn)藥物靶向性治療的目的，這將是今后生物醫(yī)藥研究的重要方向之一。

2.3.3 中藥或植物提取物遞送系統(tǒng) 中藥在疾病防治中占有重要地位，但有些中藥因溶解度差、生物利用度低或毒副作用大，而使其的應(yīng)用受到限制。研究表明，用馬脾去鐵蛋白裝載槲皮素和姜黃素納米粒，不僅可提高中藥的溶解度，而且藥物能夠靶向乳腺癌細(xì)胞，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，實(shí)現(xiàn)低劑量的中藥取得更高療效的目標(biāo)，并降低了藥物耐藥性和副作用[81]。另有研究發(fā)現(xiàn)，用大豆鐵蛋白H2亞基裝載花青素(cyanidin-3-O-glucoside chloride, C3G)后，C3G的熱和光穩(wěn)定性提高了2倍，裝載在鐵蛋白納米籠中的C3G分子比游離C3G的轉(zhuǎn)運(yùn)效率高[82]。此外，在模擬胃腸道試驗(yàn)中，F(xiàn)tn能減緩原花青素(PCs)的釋放速度[83]。

3 小結(jié)與展望

納米技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和生物檢測等領(lǐng)域。鐵蛋白納米顆粒存在于幾乎所有生物體內(nèi)，具有高度的穩(wěn)定性、良好的生物相容性和獨(dú)特的自組裝能力；在體外鐵蛋白合成簡單，方便修飾，有利于實(shí)現(xiàn)多種活性物質(zhì)的裝載和靶向治療。鐵蛋白作為非病毒載體，在疾病診斷、抗原和藥物遞送方面的開發(fā)應(yīng)用潛力巨大，但目前有關(guān)鐵蛋白納米顆粒的開發(fā)，仍然存在一些問題亟待解決，如：1)不同鐵蛋白亞基裝載目的蛋白或肽鏈大小的極限范圍；2)鐵 蛋白納米?；蛐揎椇蟮姆€(wěn)定性；3)異源鐵蛋白納米籠或其衍生物在體內(nèi)的代謝途徑；4)鐵蛋白裝載藥物釋放的動(dòng)力學(xué)機(jī)制；5)鐵蛋白納米籠對(duì)裝載不同生物活性物質(zhì)的包封率和載藥量；6)鐵蛋白與不同腫瘤細(xì)胞結(jié)合能力差異的原因。相信隨著鐵蛋白納米技術(shù)研究的深入及上述問題的解決，鐵蛋白納米顆粒將在生物醫(yī)療領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。