静态双室以多孔膜上的内皮层分隔供给室和接收室,动态通道在流动的血管侧加入载体并观察组织侧分布。
静态培养插入物与动态微流控屏障的培养、供给和接收关系示意。(NAMs China)

血脑屏障的连接与运输机制影响纳米载体递送

土耳其安卡拉大学团队在 ACS Omega 发表综述,讨论纳米载体跨越血脑屏障(blood–brain barrier,BBB)的策略。作者先介绍屏障的细胞连接和运输机制,再把脂质、聚合物与无机载体放到相应研究环境中比较。

屏障既通过内皮紧密连接限制旁细胞扩散,也通过转运蛋白和受体调节跨细胞运输。载体进入内皮、通过屏障和到达病变部位,涉及不同环节;综述据此讨论表面配体、材料构成与粒径等设计因素。

模型分类还需结合病变屏障和受测细胞

文中将体外模型分为静态培养插入物、动态微流控、类器官和组织工程平台。作者用这些类别概括不同的实验环境,主要篇幅则介绍载体及其研究实例。

神经系统疾病会改变屏障的结构和功能,变化又随病种和疾病阶段而异。综述因此强调,需要在疾病相关模型中研究载体运输与屏障反应。

文中列举的模型来源也不同:硒纳米颗粒载多巴胺的例子采用人源脑内皮细胞;递送小干扰 RNA 的例子结合人源内皮细胞和大鼠神经细胞;另有脂质颗粒在小鼠内皮缺氧缺糖模型中评价。每个例子对应自己的细胞、载荷和终点。

脂质和聚合物载体的优势来自具体构成

脂质体可在水相和脂质层中容纳不同药物,表面连接转铁蛋白等配体后,研究可进一步考察受体相关运输。综述所列实例包含细胞实验和动物实验,分别测量摄取、脑部积累或疾病指标。

聚合物颗粒和树枝状大分子提供可调的载药及表面修饰空间,但电荷、组成和降解方式也影响细胞相容性。作者讨论了阳离子材料促进相互作用的同时可能增加毒性的情况。

这些材料选择牵涉血液中的稳定性、蛋白结合、清除及脑内释放。作者将延长循环、保护药物和靶向运输列为设计目标,同时强调需要理解这些因素怎样共同作用。

无机颗粒的成像能力与毒性需同时考察

磁性颗粒可用于磁场辅助定位和成像,量子点则提供较稳定的荧光追踪信号。综述介绍了这些工具在递送和疾病模型中的研究,但材料成分及暴露条件影响风险,不能只依据成像亮度评价载体。

介孔二氧化硅颗粒的例子尤其体现了终点差异:一种表面修饰改善了细胞摄取,但在所用屏障模型中运输仍较低。另一项配方研究报告脑内积累改善,作者据此讨论粒径、表面和蛋白冠的作用。

这些例子说明,材料进入细胞的能力与通过完整屏障的表现需要分别测量。载体在不同细胞、组织和体内环境中的结果,也应按各自实验条件解释。

载体的稳定性与清除影响脑部递送

作者提出,纳米载体需要在血液中保持稳定,应对肾脏清除和血浆蛋白结合,并跨越血脑屏障。进一步理解载体结构与这些过程的关系,有助于发展脑部药物递送系统。

来源与延伸阅读

  1. Nanotherapeutic Strategies for Overcoming the Blood–Brain Barrier: Applications in Disease Modeling and Drug Delivery. ACS Omega (2025). ↗