G-C 3N 4/Zr-TCPE纳米复合材料具有增强的电化学发光稳定性，可用于牛奶中托布霉素的检测

《Microchemical Journal》：G-C 3N 4/Zr-TCPE nanocomposites with enhanced electrochemiluminescence stability for tobramycin sensing in milk

银纳米颗粒（AgNPs）因其可调大小、高表面反应性、生物相容性和抗菌活性，成为基因治疗的多功能载体，可通过阳离子聚合物增强核酸结合与递送效率，但需解决细胞毒性、氧化应激和组织积累等挑战。摘要：

　　

Jisan Ahamed|Suruchi Khanna|Ayesha Siddiqua|Shadma Wahab|Garima Gupta|Khang Wen Goh|Prashant Kesharwani

印度新德里110062，Jamia Hamdard药学教育与研究学院药学系

摘要

银纳米粒子（AgNPs）由于其可调的大小、高表面反应性、生物相容性和固有的抗菌活性，已成为多功能纳米载体，在基因治疗中展现出广阔的应用前景。与传统病毒载体不同，AgNPs可以很容易地与聚乙烯亚胺或壳聚糖等阳离子聚合物结合，以增强核酸结合能力，保护载荷免受降解，并通过内吞作用促进细胞摄取。本文综述了基于AgNPs的基因递送系统的最新进展，包括其合成方法、表面修饰机制和作用原理。其主要优势包括可扩展的生产规模、高转染效率以及与CRISPR-Cas9等前沿基因编辑工具的兼容性。然而，仍存在一些挑战，尤其是在尺寸依赖性的细胞毒性、氧化应激和组织积累方面。PEG化及聚合物功能化等策略在提高安全性和药代动力学方面显示出潜力。本文强调了制定标准化合成方案、进行体内生物分布研究以及长期安全性评估的必要性，以便将基于AgNPs的基因递送技术转化为临床实践。

引言

基因递送技术有潜力通过为遗传性疾病、癌症和传染病提供靶向治疗来彻底改变医学领域。截至2021年9月，美国和欧洲市场已批准了二十多种基因治疗产品，证明了其在多种疾病（包括肿瘤和遗传性疾病）中的有效性。用于基因递送的方法包括电穿孔、微注射、病毒载体系统以及各种转染技术，每种方法都有其独特的机制和针对特定治疗需求的应用[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。

纳米载体在基因治疗中发挥着关键作用，它们能够将遗传物质靶向输送到细胞内，并防止其被酶降解[7]、[8]、[9]、[10]、[11]。与传统递送系统相比，纳米载体具有多种优势，如提高治疗效果、降低细胞毒性以及提高对目标细胞或组织的特异性[12]、[13]、[14]、[15]。

基因递送系统主要分为两大类：病毒载体和非病毒载体。在载体设计过程中，涉及复制和致病性的关键病毒基因要么被切除，要么被放置在辅助质粒上，以确保最终治疗载体颗粒中不含这些基因。这些病毒基因被替换为包含启动子、治疗基因及必要调控元件的转基因盒，同时符合相应病毒载体的包装要求[16]。这些系统利用病毒高效地靶向宿主细胞，从而提高基因治疗和编辑策略的精确度和有效性。相比之下，非病毒载体包括脂质体、聚合物纳米粒子和树状大分子等多种合成平台[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]。这些载体可以通过结合特定配体进行精细定制，从而提高靶向效果和特异性。此外，纳米载体还能增强疏水性药物的溶解度和吸收性，改善药物稳定性，实现可控释放，延长药物在体内的循环时间，从而更精确地调控基因表达并减少脱靶效应[25]。

在肿瘤学应用中，这种定制使得纳米载体能够优先在肿瘤细胞中积累，从而最大化治疗效果，同时减少对健康组织的不良影响[26]。此外，纳米载体还可以同时递送多个治疗基因或药物，实现更全面的基因治疗。这些纳米载体还可以被设计为在特定刺激（如pH值或温度变化）下释放载荷，从而提高药物递送的精准性[27]。

尽管基于纳米粒子的疗法取得了显著进展，但仍存在一些挑战，如毒性、与生物组织的相容性、免疫原性以及应对监管框架的问题。本文探讨了AgNPs在诊断、成像和治疗干预中的作用，并提出了未来发展方向，以提升纳米粒子介导的疗法的临床效果。

银纳米粒子

金属纳米粒子，尤其是银和金，因其独特的物理化学性质及其相对简单的功能化方式而在生物医学领域受到了广泛关注[28]。这些特性使它们成为先进药物递送系统的理想候选者。预计从2025年到2034年，AgNPs市场的复合年增长率将达到11.7%[29]。这一增长趋势主要得益于

AgNPs的功能化与表面修饰

AgNPs可以通过多种方法合成，如化学还原、绿色合成、光化学合成和微波辅助合成。表1列出了用于AgNPs合成的前体材料。合成过程中，温度和pH值对AgNPs的大小有显著影响。较高温度通常通过加速成核速率促进更小颗粒的形成。关于pH值，中性至微酸性条件（pH 3–7）

AgNPs介导的基因递送途径

AgNPs主要通过能量依赖的内吞作用被细胞摄取，这一过程受纳米粒子大小、表面电荷和功能化的影响，从而引发复杂的细胞内转运过程，最终实现有效的基因递送。AgNPs的小尺寸和较大的表面积有助于其高效穿过细胞膜进入细胞质。

细胞通过被动扩散或内吞作用摄取AgNPs

银纳米粒子-siRNA方法

小干扰RNA（siRNAs）是短链核苷酸序列，在转录后基因调控中起关键作用，通过抑制蛋白质合成发挥作用。siRNAs与mRNAs结合后导致其降解。这种作用机制涉及与mRNAs上的互补序列结合，进而沉默特定基因。

银纳米粒子载体的挑战

AgNPs因其无毒性和生物相容性而受到重视，这使它们能够在长时间内保持结构完整性——这是实现有效和持续基因递送的重要特性。AgNPs较高的表面积与体积比显著提高了其基因装载能力和细胞递送效率。然而，其应用的一个主要限制是它们容易聚集，这可能对其递送效果产生不利影响

结论与未来方向

银纳米粒子在基因递送领域的未来发展将得益于跨学科创新。当前的研究致力于开发能够将AgNPs与金、石墨烯或脂质基载体等不同纳米材料结合的先进纳米粒子。这将有助于开发出更高效的基因递送系统。同时，也在探索AgNPs作为各种基因编辑工具载体的应用潜力

作者贡献

Jisan Ahamed、Suruchi Khanna、Ayesha Siddiqua、Shadma Wahab和Khang Wen Goh撰写了本文。Prashant Kesharwani负责概念构思、校对和最终版本的修订。

CRediT作者贡献声明

Jisan Ahamed：撰写——初稿。Suruchi Khanna：撰写——初稿。Ayesha Siddiqua：撰写——初稿。Shadma Wahab：撰写——初稿。Garima Gupta：撰写——初稿。Khang Wen Goh：撰写——初稿。Prashant Kesharwani：撰写——审稿与编辑、监督、概念构思。

出版同意

不适用。

伦理审批与参与同意

不适用。

资金支持

无。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢King Khalid大学研究与发展办公室通过项目编号（RGP2/162/45）提供的资金支持。