三氧化二砷抗肿瘤作用机制及其药物递送系统的研究进展

摘  要：传统中药矿物药三氧化二砷具有显著的治疗作用，已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗急性早幼粒细胞白血病，近年来还发现其具有良好的治疗实体瘤的效果。其抗肿瘤机制主要包括促进细胞凋亡、抑制Hedgehog信号通路、逆转耐药性以及抑制血管生成等。然而三氧化二砷的体内靶向性较差、肾脏清除速率快、以及高剂量对正常组织的不良反应，限制了其对实体瘤的治疗应用与临床转化。新型药物递送系统在传统纳米制剂的基础上，提高了药物在肿瘤部位的聚集、控制释放以及诊断等能力，在精准治疗、提高生物利用度和降低毒副作用等方面具有重要意义。对三氧化二砷的抗肿瘤机制及抗肿瘤新型药物递送系统的研究进展进行总结和分析，以期为三氧化二砷抗肿瘤的深入研究和临床应用提供思路。

三氧化二砷分子式为As₂O₃，是传统中药矿物药砒霜的主要成分，从明代《本草纲目》中记载用于“蚀痈疽败肉”，到20世纪70年代开始被研究用于急性早幼粒细胞白血病（acutepromyelocytic leukemia，APL）的治疗，并于2000年被美国食品药品监督管理局（FDA）批准为治疗APL的一线药

收稿日期：2020-06-04

基金项目：国家自然科学基金资助项目（81903557）；国家自然科学基金资助项目（82074024）；江苏省自然科学基金资助项目（BK20190802）；江苏省高等学校自然科学研究项目（19KJB350003）；江苏省科协青年科技人才托举工程资助项目；南京中医药大学自然科学基金青年项目（NZY81903557）

作者简介：黄剑宇，硕士，从事中药新剂型与新技术。E-mail: [e-mail]

*通信作者  王若宁，博士，讲师，从事中药新剂型与新技术。Tel: [phone]  E-mail:[e-mail]

狄留庆，教授，博士生导师，从事中药新剂型与新技术。Tel: [phone]  E-mail:diliuqing@ njucm.edu.cn

物沿用至今。随着三氧化二砷在APL治疗中的应用，研究也发现三氧化二砷在治疗乳腺癌、肝癌和神经胶质瘤等实体瘤方面也具有良好的活性^[1-3]，通过促进肿瘤细胞的凋亡、抑制Hedgehog（Hh）信号通路以及抑制血管新生等多种机制抑制实体瘤的生长，并且有正在进行的三氧化二砷用于治疗多种实体瘤的临床试验^[4-5]。

由于三氧化二砷为水溶性无机盐，在体内的靶向性较低，广泛分布于血液及各种脏器组织^[6]；肾脏清除快速，使得其半衰期较短^[7]，因而往往需要使用更高剂量的三氧化二砷来达到治疗效果。然而以及生物分布差异导致对正常组织的严重不良反应，限制了三氧化二砷的治疗应用。

药物递送系统可以采用多学科的手段使药物具备主动或被动靶向的能力，将药物有效递送至目标部位；根据肿瘤部位的微环境特征设计特异性响应释放的递送系统，可减少药物因非特异性细胞及生物分布或体内快速代谢引起的药效减弱，从而实现增强药物的药效、改善靶向性、生物识别功能以及代谢动力学特征，减轻药物降解及不良反应的目的。通过构建功能性的药物递送系统能够改善三氧化二砷靶向性低、半衰期短以及全身不良反应的问题。本文综述了三氧化二砷的抗肿瘤机制以及应用于实体瘤的药物递送系统的研究，以期为三氧化二砷的深入研究和应用提供参考。

1  抗肿瘤作用机制

1.1  促进细胞凋亡

细胞凋亡是机体内一种有序的细胞自我消亡的生理机制，以消除损伤、衰老与突变的细胞，在维持机体自身的稳态平衡中发挥重要作用。细胞凋亡的异常减少是肿瘤发生的重要原因^[9]。研究发现，三氧化二砷具有显著的促进肿瘤细胞凋亡的作用，主要通过调节Bcl-2族蛋白中促凋亡蛋白与抑凋亡蛋白的比例和增强半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶Caspase家族的活性两种方式来实现^[1,10-15]。

Sadaf等^[1]发现三氧化二砷诱导肝癌Hep3B细胞的凋亡，利用蛋白免疫印迹实验证明三氧化二砷对抗凋亡蛋白Bcl-xL表达水平有时间相关性和剂量相关性的下调作用。Sun等^[10]对大鼠脑胶质瘤C6和9L细胞进行三氧化二砷处理，发现5 μmol/L三氧化二砷即有显著促进细胞凋亡的作用，这一作用与细胞中时间相关性活性氧（ROS）的产生有关。此外研究还发现三氧化二砷抑制了抗凋亡因子Bcl-2的表达，并上调了凋亡因子Bax的表达，从而改变Bax/Bcl-2的比例，有利于肿瘤细胞的凋亡。Xia等^[11]发现三氧化二砷可能是缺口受体Notch-1的抑制剂，抑制了3种乳腺癌细胞MDA-MB-231、MCF-7和SKBR-3中Notch-1的表达，从而导致乳腺癌细胞的生长抑制并诱导凋亡。进一步的研究发现Notch-1的失活导致2种下游基因Bcl-2和NF-κB的表达下降，进而抑制了乳腺癌细胞的侵袭。

Eguchi等^[12]则研究发现三氧化二砷可以通过激活氨基末端激酶JNK1与JNK2磷酸化，以及激活caspase-3并调控JNK1的细胞外信号调节激酶ERK1/2两种方式导致人间皮瘤NCI-H2052细胞凋亡。进一步研究发现，三氧化二砷诱导的ERK1/2磷酸化取决于JNK1蛋白的存在，而不取决于JNK2蛋白和磷酸化的JNK1/2，说明三氧化二砷主要通过JNK1/2激活诱导人恶性胸膜间皮瘤NCI-H2052细胞凋亡，而JNK1/2失活时，ERK1/2参与三氧化二离子配位形成锌指结构，直接作用于细胞凋亡效应分子caspases^[13]。Chiu等^[14]对三氧化二砷研究发现其可通过抑制PI3K/Akt和激活MAPK信号通路下调survivin，诱导脑胶质瘤U118细胞的体外自噬及凋亡，并抑制体内肿瘤生长和肿瘤组织中survivin的表达。Wang等^[15]研究发现三氧化二砷可以抑制胶质瘤U87细胞的增殖，通过下调凋亡相关因子和caspase-9的表达诱导胶质瘤细胞的凋亡。

1.2  抑制Hh信号通路

Hh信号通路在胚胎发育过程中起重要作用，在正常人体组织中无活性或低活性。其异常激活已被证明与Hh通路中蛋白Ptch-1的失活、smooth或GLI的激活相关^[16]，进而导致一些如肺癌^[17]、横纹肌肉三氧化二砷与巯基的高度结合特性，使其具备与Hh信号通路上的锌指形结构蛋白GLI特异性结合的能力，阻断Hh信号通路，进而抑制肿瘤的活性。

有学者等通过免疫印记检测相关蛋白表达发现，三氧化二砷对于Hh通路的核心蛋白GLI2蛋白的表达具有显著抑制作用。通过PCR检测发现，三氧化二砷处理人类慢性粒细胞白血病K562细胞后，一方面GLI1与GLI2的mRNA扩增均受到显著的抑制作用，抑制作用呈现浓度相关性；另一方面Hh通路的抑制因子Ptch的mRNA表达的水平随之增高，显示三氧化二砷还可能通过上调抑制因子Ptch

1.3  逆转肿瘤耐药性

肿瘤在接受某些化疗药物治疗后对该药物本身或其他未接触过的药物易产生耐药性，使细胞凋亡敏感性降低、细胞存活信号通路的异常活化、药物外排泵ABC转运蛋白促进药物外排等，是导致肿瘤化疗失败的主要原因。

在复发性肝癌的治疗过程中，耐药性肝癌MDR-HCC细胞应对高氧化应激条件采用适应性14-3-3η/NF-κB反馈环使其存活，导致化疗效果减弱。Qiu等^[24]研究发现，三氧化二砷可作为NF-κB的抑制剂，抑制14-3-3η mRNA的转录水平。此外，三氧化二砷还被证实可以直接结合14-3-3η，并以泛素化相关性的方式增强14-3-3η蛋白的降解，阻断14-3-3η/NF-κB反馈环，从而逆转MDR-HCC细胞的耐药性。Ghanbari等^[25]研究探讨了GLI抑制剂福司可林、GANT-61和三氧化二砷对胰腺癌PANC-1细胞上皮-间充质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）耐药的抑制作用。通过定量RT-PCR检测EMT因子mRNA表达水平，评估GLI抑制剂的效果。结果显示，福司可林对PANC-1细胞的耐药性影响不大，GANT-61能降低该细胞系对ETB的耐药，而三氧化二砷更为有效。Feng等^[26]研究发现，三氧化二砷与阿霉素（doxorubicin，DOX）联合治疗能明显抑制耐DOX的骨肉瘤MG63/dox细胞的增殖，诱导G₂/M期细胞周期阻滞，增加MG63/dox细胞凋亡。进一步的研究发现，三氧化二砷通过下调MG63/dox细胞中stathmin的表达，显著逆转了MG63/dox对DOX的耐药性。

1.4  其他抗肿瘤机制

肿瘤细胞的快速增殖使得肿瘤部位的血管异常生成，以满足肿瘤细胞所需的大量营养物质与氧气的输送，抑制肿瘤部位新生血管的生成，也可以在一定程度上实现“饿死肿瘤”的目的。Jiang等^[27]研究表明三氧化二砷通过对肝癌MHCC97H和MHCC97L细胞中microRNA-491介导的TGF-b/ SMAD3/NF-kB信号通路的抑制作用减弱了血管生成能力。发现三氧化二砷通过DNA脱甲基作用改善miR-491的表达，从而降低SMAD3的表达与功能，致使NF-kB/IL-6/STAT-3信号转导失活，进而抑制VEGF分泌以减少新生血管的生成。Jiang等^[28]研究发现，三氧化二砷抑制了VEGF的表达与分泌，并减弱了乳腺癌TNBC细胞的血管生成能力。进一步研究发现三氧化二砷通过抑制zeste同源物EZH2增强子与p65的相互作用，下调NF-κB的活性，从而抑制TNBC的血管生成。

2  药物递送系统研究

2.1  被动靶向的递送系统

被动靶向的药物递送系统是指根据增强渗透性和保留（enhanced permeability and retention effect, EPR）效应而设计的载体，使药物被动富集于肿瘤部位。聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）具有亲水特性，可以吸附大量的水分子，在纳米粒的表面形成一层水分子的空间位阻，减少体内巨噬细胞对纳米粒的吞噬，从而延长递送系统在血液循环系统中的时间。利用PEG修饰的聚乳酸乙醇酸共聚物（PEG-PLGA）制备的“隐形纳米粒”As₂O₃-PEG-PLGA，与As₂O₃注射剂相比，分布相半衰期和消除相半衰期分别提升3.86、3.09倍，具有缓释及延长半衰期的作用^[29]。

2.2  主动靶向的递送系统

主动靶向的药物递送系统主要是利用肿瘤部位一些特异性或高表达的生物标记物进行靶向，从而被指定的细胞所识别摄取。递药系统表面修饰特定的配体，如蛋白、抗体、多肽或化学小分子等，这些配体能够与细胞膜表面高表达的如转铁蛋白受体、叶酸受体、葡萄糖转运体等受体或抗原等特异性结合，触发细胞内吞，从而实现将药物递送系统靶向递送至特定细胞的目的^[30]。已有学者研究通过抗体、多肽以及适配体等靶头修饰，从而实现三氧化二砷的肿瘤主动靶向递送，见图1。

2.2.1  糖蛋白受体介导的递送系统  在跨膜糖蛋白家族中，CD44是透明质酸的主要细胞表面受体，其中变异体6（CD44v6）被报道主要在胰腺癌细胞中过度表达，直接参与肿瘤的发生、转移和进展^[31]，是介导抗CD44v修饰靶向传递的理想抗原。Qian等^[32]通过双重乳液溶剂蒸发法将三氧化二砷负载于mal-PEG-PLGA微囊中，后将scFvCD44v6抗体结合修饰于PLGA微囊表面，形成scFv-As-NPs，可在体外与过表达CD44v6的胰腺癌细胞PANC-1特异性结合，显示出比非靶向的三氧化二砷更高的细胞活性抑制能力。体内实验表明scFv-As-NPs可增强体内胰腺癌肿瘤模型的肿瘤蓄积，并显著降低三氧化二砷对正常器官的毒性。Song等^[33]利用含有一个半乳糖单位的乳糖醛酸（lactobionic acid，LA）特异性靶向识别肝细胞的亚洲糖蛋白受体（asialoglycoprotein receptor，ASGPR），使用双重乳液溶剂蒸发法将三氧化二砷包载于PLGA内，通过氨基和羧基的化学共价偶联将LA和PEG修饰到NPs上制备了PEG和LA表面修饰的As₂O₃@PLGA-PEG/LA-NPs。经PEG和LA表面改性后，

2.2.2  多肽介导的递送系统  精氨酸甘氨酸天冬氨酸（RGD）是显示在许多细胞外基质上的细胞黏附序列，可与肿瘤细胞新生血管和神经母细胞瘤、黑色素瘤、肺癌、乳腺癌等多种肿瘤内皮细胞上高表达的αvβ3整合素受体结合，参与抑制肿瘤迁移、肿瘤血管生成，以及实现肿瘤识别^[34]。Fei等^[35]将三氧化二砷负载于表面具有氨基的修饰有二甲基十八烷基氯化硅烷的中空介孔二氧化硅（NH₂- CHMSN）中，再以薄膜水化法制备得RGD修饰的复合脂质体RGD-LP-CHMSN-三氧化二砷。经CHMSN负载后，三氧化二砷的控释能力得到显著提升，RGD的修饰使得三氧化二砷在体内肝脏肿瘤中特异性分布，提高了体内外抗肿瘤作用。有研究利用第5代聚酰胺-胺树状大分子（PAMAM dendrimers）内部空腔及表面携带的正电荷氨基与三氧化二砷在水溶液中的亚砷酸离子形式反应结合，实现负载三氧化二砷的目的。通过马来酰胺键将RGDyC与PAMAM结合，后再以PEG₃₀₀₀进行修饰获得RGDyC-mPEG-PAMAM。研究结果显示，经RGDyC和PEG共修饰后的PAMAM不仅具有较小的粒径[（21.6±6.81）nm]，还可以负载三氧化二砷体外跨越血脑屏障，增加肿瘤细胞对其摄取^[36]。

2.2.3  叶酸介导的递送系统  叶酸受体（folate receptor，FR）是一种广泛过表达于肿瘤细胞膜表面的糖蛋白，且在正常器官中几乎不表达。天然配体叶酸（folic acid，Fa）具有无毒、相对分子质量小、易于修饰、生物相容性好、价廉易得等优点，可与FR特异性识别结合，后通过内吞作用进入细胞^[37]。将Fa上的羟基与药物或药物载体结合形成Fa复合物后，细胞膜表面的FR仍对其具有高度的亲和性。利用Fa结合修饰的递药系统在与肿瘤细胞表面的FR识别结合后，细胞膜内陷将其形成细胞内小泡内吞入胞，在内涵体的酸性环境（pH4.5～5.5）中解离脱落Fa，将药物释放于细胞质内，实现靶向杀伤肿瘤细胞的目的^[38]。Chen等^[39]通过薄膜水化法制备脂质体负载Ni（HAsO₃）固体纳米颗粒，并利用PEG₃₃₅₀修饰的二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺（1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine，DPSE）DPSE-PEG₃₃₅₀缀合Fa修饰获得脂质体f-Lip（Ni，As），发现叶酸靶向的砷脂质体具有高效的肿瘤细胞摄取及抗肿瘤活性，其中共包埋的过渡金属Ni^2＋有利于三氧化二砷在脂质体中的稳定，并能利用细胞摄取过程中pH变化触发三氧化二砷的释放。

2.3  物理化学靶向的递送系统

基于纳米技术的靶向给药已在临床前动物模型中显示出良好的效果。然而，依赖于EPR效应以及配体识别设计的递送系统在临床应用时仍存在问题，这可能是配体-受体相互作用的随机性以及控制靶向纳米载体释放药物存在一定困难的结果^[40-41]。因而，根据肿瘤部位的微环境进行药物递送系统的设计以模拟生物响应性，实现药物的按需响应释放，有利于肿瘤的精准治疗，这类递送系统可响应于特定的物理或化学条件而释放药物，故也被称为物理化学靶向的递送系统。已有的关于三氧化二砷的物理化学靶向递送系统研究主要依赖肿瘤微环境响应的化学内源性刺激（pH、氧化还原梯度变化或无机磷浓度差异）和外源性物理刺激（磁响应和温度响应）实现。

2.3.1  肿瘤微环境响应型递送系统  肿瘤微环境是肿瘤在发生发展过程中形成的一种利于肿瘤的生态环境，表现出与正常组织显著不同的生物学特征：缺氧、酸中毒、高间质压、特异性酶或受体的高表达等^[42]，这些特异性的肿瘤微环境为肿瘤的精确治疗提供了更多的机会。

（1）pH响应的递送系统：与正常组织的pH值（7.2～7.4）相比，实体瘤的pH值为5.7～7.8，而在亚细胞水平，如晚期内涵体和溶酶体则呈现更强的酸性环境，其pH值则为4.5～5.5^[43]。这主要是由于肿瘤的快速生长、新生血管生成导致肿瘤内营养和氧气匮乏，使得代谢向糖酵解转移，从而导致肿瘤间质中产生酸性代谢物^[44]。利用这些不同组织间pH差异构建pH敏感的药物递送系统，可以有效的实现酸性肿瘤微环境的响应靶向与释放。Ettlinger等^[45]合成了锌基金属有机骨架ZIF‐8，通过合成后的配体交换将三氧化二砷引入中性结构，并以氨基官能化的PEG修饰表面制备了PEG‐NH₂@As@ ZIF-8。ZIF-8 NPs显示出每1 mg载体74 μg As的高负载量，纳米载体在酸性条件下分解的特性使得在正常组织和血液的pH下释放少量的As，在肿瘤组织酸性pH下释放完全。Zhang等^[46]通过反相微乳法开发了一种低pH插入肽（pH-low peptide，pHLP）修饰的递药系统MnAs@SiO₂-pHLIP，借助pHLIP的包被，递药系统可靶向酸性肿瘤微环境。体外实验表明MnAs@SiO₂-pHLIP对多种癌细胞系具有很强的靶向性和细胞毒性，体内实验进一步表明，pHLIP还可以显著延长三氧化二砷的循环时间，在酸性环境中实现三氧化二砷的可控释放，此外还可以通过MRI激活Mn^2＋的T1信号的强化，实现实时监测。与三氧化二砷相比，MnAs@SiO₂-pHLIP NPs在体内外实验中均表现出更高的肿瘤靶向性和抗肿瘤疗效，对正常组织的毒性更小。Zhao等^[47]利用金属元素Mn^2＋与HAsO₃^2－反应成盐沉淀的特性，使用离子梯度加载法成功将Mn^2＋和三氧化二砷的水合形式（HAsO₃^2－）形成Mn-As络合物沉淀，共同负 SiO₂。制备的MnAsOx@SiO₂还具有在低pH（pH 5.4）条件下缓慢释放的特点，具有顺磁性T1造影剂Mn^2＋的加入使得MnAsOx@SiO₂具有磁共振成像的能力，可准确诊断肿瘤的位置，实时监测三氧化二砷药物的传递和释放，并提供有效的体内抗肝癌的治疗。

（2）氧化还原响应的递送系统：肿瘤组织中普遍存在的乏氧环境使得肿瘤细胞内部的还原型谷胱甘肽（GSH）浓度（2～10 mmol/L）较高，约是正常细胞内GSH浓度的4倍，更远高于细胞外生理环境中的GSH浓度（2～10 μmol/L）^[48]。纳米载体中的As-S键或二硫键具有还原敏感性，在进入肿瘤细胞后可被高浓度的GSH还原为巯基断裂，促使载体结构变化释放负载药物，从而实现肿瘤的选择性响应释放。Zhang等^[49]合成了一种巯基结合于疏水性嵌段的共聚物PEO-b-P(CCLC6-SH)，利用As^3＋对巯基具高亲和力的特点，将三价砷的氧化物氧化苯胂（phenylarsineoxide，PAO）与共聚物中巯基结合包封于共聚物内。该共聚物在As-S键的作用下将As的包封能力提高了15倍，具有良好的结构稳定性，并且可以在肿瘤的高浓度GSH条件下响应释放药物，与未包封的PAO具有相当的体外杀伤人乳腺癌MDA-MB-435细胞的活性。一种负载三氧化二砷的氧化还原响应性递药系统MSN-SS-PEG@As₂O₃，以MSN为载体，通过二硫键修饰表面后再经酰化反应连接PEG，最后通过静电吸附作用负载三氧化二砷。体外释放研究发现MSN-SS- PEG@As₂O₃在含有10 mmol/L GSH的释放介质中三氧化二砷累积释放量达到81%，远高于不含GSH介质中的释放量，具有GSH响应性释放特性。体外毒性实验显示MSN-SS-PEG@As₂O₃的半数抑制浓度（IC₅₀）值为（7.64±0.35）μmol/L，显著低于三氧化二砷（P＜0.01），增强了体外抗肿瘤效果^[50]。

（3）无机磷触发的递送系统：镧系离子与三价砷结合产生沉淀的能力比过渡金属离子更高，另一方面，对于镧系元素钆离子Gd^2＋，其磷酸盐与相应的砷酸磷酸化合物相比更加稳定[Ksp GdAsO₄（10～21.7）＞Ksp GdPO₄（10～25）]，这也是大多数镧系矿物以磷酸盐的形式存在的原因。无机磷酸盐（inorganicphosphates，Pi）不仅存在于天然矿物中，还富集于内源的血浆（1.12～1.45 mmol/L）以及细胞质（10～75 mmol/L）中，主要以磷酸二氢盐和磷酸一氢盐的形式存在^[51]。Chen等^[52]利用反应，研究了以葡聚糖包裹GdAsOx NPs的可被体内无机磷触发释放三氧化二砷的自载纳米系统。体外释放动力学研究发现，在没有Pi的情况下，不同pH值条件下的自载亚砷酸钆纳米系统几乎都不释放出三氧化二砷。此外对静脉注射给药治疗后的体内肿瘤分析，与游离三氧化二砷相比，自在亚砷酸纳米系统组肿瘤内As的积累增加了10倍。

2.3.2  外源性物理响应型递送系统

（1）磁响应的递送系统：利用磁场响应的不同性质，可以实现具有永磁性药物的磁性靶向运输，或外加高频交变磁场（alternating magnetic field，AMF）时产生升温的磁热疗，或者利用具顺磁性或超顺磁性的金属离子（铁、锰或钆）进行磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）构建诊断治疗一体化系统^[53]。Muhammad等^[54]通过EDC化学方法将Fe₃O₄磁性纳米颗粒固定在氨基化的介孔二氧化硅（mesoporoussilica nanoparticles，MSNs）的表面得到Fe₃O₄@MSNs，后将多余的氨基修饰为与三氧化二砷具高度亲和力的巯基，以将三氧化二砷固定于表面，最后将喜树碱负载于MSN的多孔结构中，充分利用了MSN的孔隙与表面，制备获得同时负载喜树碱与三氧化二砷的CPT-三氧化二砷- Fe₃O₄@MSNs。研究发现CPT-三氧化二砷- Fe₃O₄@MSNs具备超顺磁性，具有缩短自旋-自旋弛豫时间T2的能力，可实现MRI成像诊断功能。Yang等^[55]采用溶剂置换法将三氧化二砷与镁铁氧体磁性纳米颗粒共包载于生物可降解的PLGA中，制备了三氧化二砷-MgFe₂O₃磁性纳米粒子。研究发现该磁性纳米粒子具有良好的磁性靶向性，在外部磁场的引导下实现位点的特异性递送，在靶组织中释放；此外还具有三氧化二砷缓慢释放的特点；同时肾脏中三氧化二砷的浓度较低，从而降低了三氧化二砷对一般组织器官的毒性，尤其是对肾脏功能的影响，减少了三氧化二砷的毒副作用。Chi等^[56]将Ni^2＋与三氧化二砷反应生成三氧化二砷的前体药物NiAsOx，负载于大孔介孔二氧化硅纳米颗粒（LPMSNs）的孔隙中，同时LPMSNs中心含有磁性FeO纳米颗粒，制备获得M-LPMSN-NiAsOx，最后利用Fa对其进行表面修饰，获得多功能的三氧化二砷纳米递送系统。药物释放曲线显示了三氧化二砷在酸性环境中的响应性释放，通过对肝癌SMMC-7721细胞的体外实验发现，M-LPMSN- NiAsOx-FA纳米药物的细胞毒性明显高于传统的游离三氧化二砷，并可诱导更多的细胞凋亡。肝癌H22细胞荷瘤小鼠体内实验进一步证实了MLPMSN- NiAsOx-FA较传统游离的三氧化二砷具有更好的实体瘤治疗能力，此外具有MRI成像能力的FeO使得递药系统具有肿瘤实时监测能力。

（2）温度响应的递送系统：温度响应的药物递送主要是利用载体材料中的至少1种组分对温度存在非线性突变来实现温控释放。在理想情况下，具有温度响应的药物载体应在正常体温（37 ℃）下保持稳定，只在较低的局部加热（40～42 ℃）的病变部位快速释放荷载药物^[57]。聚环氧丙烷、聚（N-烷基丙烯酰胺）、聚（N-乙烯基己内酰胺）、壳聚糖以及脂质是最常用的温度响应材料^[58]。聚合物分子间键的形成或破坏，导致聚合物构象、结构或水化状态的改变，从而导致有效载荷的释放；热敏脂质体（thermosensitive liposomes，TSLs）则是利用脂质相变与双层膜渗透性增强一致性的特点，在温度达到相变温度Tc时，磷脂分子由原来紧密的全反式构象变为结构疏松的歪扭构象，使得药物快速释放，以实现温度敏感的控释系统^[59]。Winter等^[60]向以二棕榈酰磷脂酰胆碱（dipalmitoylphosphatidylcholine，DPPC）制备的脂质体中加入不同比例的1-肉豆蔻酰基-2-棕榈酰基卵磷脂（1-myristoyl-2-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine，MPPC）来使得脂质体在相变温度Tc附近快速释放负载的三氧化二砷。研究发现，DPPC∶MPPC（5%）脂质体和DPPC∶MPPC（10%）脂质体在37 ℃下释放较少，且在10 h内趋于稳定（约10%）。将脂质体快速加热至42 ℃后，2种脂质体均从胶晶态变为液晶态，在1 h内分别迅速释放40%和55%的三氧化二砷。

2.3.3  复合刺激响应的递送系统  脂蛋白受体相关LRPR）在脑胶质瘤细胞及脑内皮细胞上均高表达，是治疗脑胶质瘤的潜在靶标^[61]。Angiopep-2（TFFYGGSRGKRNNFKTEEY，2 400）是LRPR的特异性配体，Tao等^[62]利用Angiopep-2对纳米载体表面修饰，获得具有脑靶向的功能性脂质体ANG-LP-PAA-MSN@三氧化二砷。该复合脂质体由薄膜水化法制备，其中氨基化介孔二氧化硅（NH₂-MSN）依赖电荷吸附负载三氧化二砷，PAA接枝用于密封MSN的孔隙并支撑Angiopep-2修饰后的脂质双分子层。ANG-LP-PAA-MSN@三氧化二砷治疗组血液和胶质瘤组织半衰期较三氧化二砷溶液组（三氧化二砷-sol）延长1.65、2.34倍，此外ANG-LP-PAAMSN@三氧化二砷还显著增强了三氧化二砷的血脑屏障透过率，对大鼠原位脑胶质瘤的靶向分布效率（24.96%）以及治疗效果。利用Angiopep-2的主动靶向与聚丙烯酸PAA的pH响应释放2种机制复合刺激肿瘤响应释放，为三氧化二砷的精准有效治疗提供了保障。

三氧化二砷物理化学靶向递送系统见表1。

3  结语与展望

三氧化二砷具有独特、广泛且高效的抗肿瘤疗效，可以通过调节Bcl-2族蛋白、增强Caspase活性、抑制Hh通路、逆转肿瘤细胞的耐药性以及抑制血管新生等多种机制抑制肿瘤的发生发展，在实体瘤的治疗方面有巨大的潜力。目前三氧化二砷的递送系统主要利用生物相容性较好的脂质体和无机纳米材料MSN 2种载体进行构建，在这些载体的基础上进行修饰使药物递送系统具备主动靶向或刺激响应能力，降低其在正常组织分布导致的全身性毒副作用，实现低剂量治疗的目的。主动靶向药物递送系统的配体通常由肿瘤的类型所决定，根据肿瘤的不同，选择不同的特异性表达的受体与相应配体显得至关重要。尽管以纳米技术设计的靶向递药在临床前动物模型中显示出良好的效果，但是EPR效应以及配体识别在临床应用时与动物模型仍存在较大差距。构建模拟肿瘤微环境特点响应的刺激响应型药物递送系统以实现药物的多种机制响应的精准释放也值得被重视。

鉴于三氧化二砷是亚砷酸的酸酐，可与多种过渡金属元素络合成盐沉淀，并在酸性条件下解离重新释放As^3＋，故在内源性刺激响应的药物递送系统中，pH值响应性最为常用。一方面，在组织器官层面，肿瘤间质中产生酸性代谢物导致的酸性肿瘤微环境为药物递送系统的pH值响应性分布提供条件；另一方面，在细胞水平，pH值敏感性可以触发药物释放到晚期内涵体或溶酶体中，或促进药物递送系统从溶酶体逃逸到细胞细胞质中，利于药物的细胞内积累。外源性物理响应的递送系统中，磁响应药物递送系统具有磁引导靶向、局部热疗以及实时监测诊断多种功能，而三氧化二砷与具顺磁性的金属离子（锰或钆）络合盐沉淀同样可在低pH值条件下解离，同时具备pH值敏感性释放与磁响应性MRI成像的能力，因此磁响应药物递送系统在三氧化二砷的递送研究中也占有较高的比例。而磁响应药物递送系统用于磁引导靶向或局部热疗时，通常仅限于可触及较浅层的肿瘤，有很高损伤风险的组织如脑等则不太适用。

“以毒攻毒”是临床中医药治疗肿瘤的重要方法，常使用有毒中药如砒霜、半夏、附子、马钱子、土鳖虫、商陆和蟾酥等。这些中药中发现的活性物质如三氧化二砷、乌头碱、马钱子碱和蟾毒灵等，具有良好的抗肿瘤药效，但这些物质与三氧化二砷类似，均存在不良反应大、生物利用度低和缺乏靶向性等问题。因而对这一类物质递送系统的构建，一直是研究者们研究的热点。根据其药物特性，结合现代制剂学技术，将其设计构建出多种响应机制及靶向能力的药物递送系统，增强其靶向递送能力，减轻全身性不良反应，从而实现低剂量下的安全治疗。相信不久的将来，三氧化二砷一类毒效并存药物的递送系统构建将得到更广泛的研究、发展与应用，并且有望成为人类克服疾病的重要手段。

参考文献（略） 

来  源： 黄剑宇，梁启凡，李俊松，王若宁，狄留庆．三氧化二砷抗肿瘤作用机制及其药物递送系统的研究进展 [J]. 中草药, 2020, 51(23):6103-6109.