综述：纳米技术在三阴性乳腺癌中的应用：纳米载体系统的综述——以提高疗效并降低毒性

《Nanoscale Advances》：Nanotechnology in triple-negative breast cancer: a review of nanocarrier systems for enhanced efficacy and reduced toxicity

　　这种具有高度侵袭性和多样性的乳腺癌亚型被称为三阴性乳腺癌（TNBC），它缺乏HER2、孕酮和雌激素受体，这限制了治疗选择，并增加了转移和复发的风险。由于TNBC复杂的肿瘤微环境（TME）、遗传多样性以及固有的药物抗性，传统的疗法如化疗和放疗常常会导致严重的系统性毒性，并且效果不佳。基于纳米载体的药物递送装置通过改善靶向递送、减少脱靶效应以及促进多模式治疗选项，为TNBC提供了一种革命性的策略。本综述详细探讨了多种纳米载体平台（如脂质体、树状大分子、聚合物纳米颗粒（NPs）和量子点）通过被动和主动机制靶向TNBC独特TME的能力。刺激响应系统可以实现药物释放的调控，而经过配体、肽和抗体功能化的纳米载体显示出更高的选择性和降低的免疫识别。此外，治疗性纳米载体通过实现诊断和治疗的同步监测来优化治疗效果。然而，临床转化仍受到可扩展性、监管障碍和可能的免疫原性等问题的阻碍。本文强调了纳米技术在改善TNBC治疗中的重要性，并讨论了这些障碍以及旨在克服它们的新进展。基于纳米载体的策略有可能通过精确控制药物递送位置和适当的工程设计来改善TNBC患者的预后。

1. 引言

三阴性乳腺癌（TNBC）导致了大约40%的乳腺癌相关死亡，并占全球所有乳腺癌病例的10%到15%。超过50%的患者在三年到五年内会出现复发，表明其复发风险显著较高，5年生存率约为75%，远低于ER/PR+和HER2阳性肿瘤的95%。大约62%的TNBC肿瘤有淋巴结转移，其中75%为III级，肿瘤直径范围从0.4到8.0厘米（中位数约为2.5厘米）。通过分子谱分析，已经鉴定出多种亚型，如间充质样（MES，11.2%）和管腔雄激素受体（LAR，28.6%），76.6%的病例中PD-L1呈阳性，尤其是在Ki67≥14的III级肿瘤中。TNBC肿瘤的免疫表型各不相同：16.3%为免疫炎症型，21.1%为免疫排斥型，62.6%为免疫荒漠型。蛋白质表达数据显示SOX10（33.3%）、GCDFP15（28.3%）、乳腺珠蛋白（22.1%）、GATA3（46.3%）和TRPS1（53.7%）呈阳性。根据生存数据，II期和III期TNBC的5年生存率分别为76%和45%。PD-L1+和PD-L1-个体之间的2年生存率没有明显差异（84.1% vs 92%，P = 0.512）。据报道，RRAS2的过表达显著降低了TNBC的生存率。然而，TP53功能障碍、BRCA1/2缺陷、P13K/AKT/mTOR轴的激活以及促进侵袭和药物抗性的EMT/干性转录程序（TWIST、SNAIL和ZEB1）也是TNBC预后的关键决定因素。使用PD-L1抑制剂（如pembrolizumab和atezolizumab）在PD-L1+ TNBC患者中显示出治疗优势，这是治疗进展的一个例子。间充质干细胞样（MSL）亚型和上皮-间充质转化（EMT）活性与RRAS2过表达有关。值得注意的是，根据METABRIC研究，30至40岁的产后妇女中TNBC病例的比例较高（约50%）。

TNBC是一种非常具有侵袭性和多样性的乳腺癌亚型，预后较差，由于缺乏ER、PR和HER2扩增，传统的激素和HER2靶向治疗效果有限。因此，化疗、免疫疗法、靶向药物和新型分子技术是TNBC治疗的主要手段。蒽环类药物（多柔比星[DOX]和表柔比星）和紫杉类药物（紫杉醇[PTX]和多西他赛）是标准化疗方案的常见组成部分。它们经常与铂类药物（如顺铂或卡铂）联合使用，特别是对于具有BRCA突变或同源重组缺陷（HRD阳性）的TNBC患者。新辅助化疗（NCT）显著提高了病理完全缓解（pCR）的比例，EGFR抑制剂（如拉帕替尼和厄洛替尼）与DOX联合使用可诱导协同性的肿瘤凋亡。在BRCA突变的TNBC中，铂类药物和PARP抑制剂（如奥拉帕利布和塔拉唑帕利布）利用合成致死性，在新辅助治疗和转移性环境中显示出希望。当与化疗结合使用时，免疫疗法，特别是免疫检查点抑制剂（ICIs）如pembrolizumab和atezolizumab，在PD-L1阳性TNBC中取得了更好的效果；尽管治疗反应相当，但仍存在获取障碍。此外，在复发或转移性TNBC中，新的治疗方法如抗体-药物偶联物（ADCs），例如sacituzumab govitecan和trastuzumab deruxtecan，分别针对Trop-2和HER2低表达，显示出改善的总体生存（OS）和无进展生存（PFS）。目前正在进行研究ADC-ICI组合的试验。

此外，通过基于代谢组学的分类，发现了TNBC的代谢依赖性，提供了新的靶点，如脂质代谢调节剂、CDK4/6抑制剂和PI3K/mTOR抑制剂。正如基于DOX的方案的有效性所证明的那样，利用患者来源的类器官和异种移植（PDX）模型的功能精准医学有助于根据药物敏感性定制治疗方案。siRNA为基础的疗法可以沉默关键致癌基因（如MDM2、CDK11、CK2、TWIST、c-Myc、PLK1和EGFR），包括抗体-siRNA偶联物，提供了一种多基因方法来对抗药物抗性。纳米技术使得递送siRNA、miRNA、化疗药物和CRISPR基工具变得更加容易，有助于新型组合药物的临床前和临床开发。为了进一步定制TNBC治疗，正在研究针对EGFR、TGF-β、Notch、Wnt/β-catenin、EMT指标、miRNAs和lncRNAs的分子途径靶向治疗。为了预测pCR和长期结果并帮助优化治疗，基因组分析工具（如TNBC-DX）结合了免疫基因特征和肿瘤特征；正在进行的试验如OptimICE-pCR和SCARLET旨在验证这些预测模型。此外，抑制有丝分裂激酶（如BUB1）和使用pevonedistat等药物来靶向翻译后修饰（如neddylation和sumoylation）提供了克服化疗抗性和提高对放疗和化疗敏感性的有希望的方法。

TNBC是一种非常具有侵袭性和多样性的乳腺癌亚型，预后较差，由于缺乏ER、PR和HER2扩增，传统激素和HER2靶向治疗的效果有限。因此，化疗、免疫疗法、靶向药物和新型分子技术是TNBC治疗的主要手段。蒽环类药物（多柔比星[DOX]和表柔比星）和紫杉类药物（紫杉醇[PTX]和多西他赛）是标准化疗方案的常见组成部分。它们经常与铂类药物（如顺铂或卡铂）联合使用，特别是对于具有BRCA突变或同源重组缺陷（HRD阳性）的TNBC患者。新辅助化疗（NCT）显著提高了病理完全缓解（pCR）的比例，EGFR抑制剂（如拉帕替尼和厄洛替尼）与DOX联合使用可诱导协同性的肿瘤凋亡。在BRCA突变的TNBC中，铂类药物和PARP抑制剂（如奥拉帕利布和塔拉唑帕利布）利用合成致死性，在新辅助治疗和转移性环境中显示出希望。当与化疗结合使用时，免疫疗法，特别是免疫检查点抑制剂（ICIs）如pembrolizumab和atezolizumab，在PD-L1阳性TNBC中取得了更好的效果；然而，尽管治疗反应相当，但仍存在获取障碍。此外，在复发或转移性TNBC中，新的治疗方法如抗体-药物偶联物（ADCs），例如sacituzumab govitecan和trastuzumab deruxtecan，分别针对Trop-2和HER2低表达，显示出改善的总体生存（OS）和无进展生存（PFS）。目前正在进行ADC-ICI组合的试验。

此外，通过基于代谢组学的分类，发现了TNBC的代谢依赖性，提供了新的靶点，如脂质代谢调节剂、CDK4/6抑制剂和PI3K/mTOR抑制剂。正如基于DOX的方案的有效性所证明的那样，利用患者来源的类器官和异种移植（PDX）模型的功能精准医学有助于根据药物敏感性定制治疗。关键致癌基因（如MDM2、CDK11、CK2、TWIST、c-Myc、PLK1和EGFR）可以通过siRNA为基础的疗法沉默，提供了一种多基因方法来对抗药物抗性。纳米技术使得递送siRNA、miRNA、化疗药物和免疫疗法及CRISPR基工具变得更加容易，有助于新型组合药物的临床前和临床开发。为了进一步定制TNBC治疗，正在研究针对EGFR、TGF-β、Notch、Wnt/β-catenin、EMT指标、miRNAs和lncRNAs的分子途径靶向治疗。为了预测pCR和长期结果并帮助优化治疗，基因组分析工具（如TNBC-DX）结合了免疫基因特征和肿瘤特征；正在进行的试验如OptimICE-pCR和SCARLET旨在验证这些预测模型。此外，抑制有丝分裂激酶（如BUB1）和使用pevonedistat等药物来靶向翻译后修饰（如neddylation和sumoylation）提供了克服化疗抗性和提高对放疗和化疗敏感性的有希望的方法。

由于缺乏受体，TNBC对传统的激素或HER2靶向疗法不敏感，因此化疗成为主要的治疗选择。然而，化疗通常具有较低的特异性，导致严重的系统性毒性和不良副作用。TNBC独特的肿瘤微环境（TME）进一步复杂化了治疗，因为它包括高基质密度、增加的间质液压力和免疫抑制因素，所有这些都会导致药物抗性和药物在肿瘤组织内的渗透受限。纳米载体提供了一种独特而复杂的方法来递送药物，克服了传统疗法的许多缺点，标志着癌症治疗的革命性突破。传统的放疗和化疗通常具有较低的特异性，可能导致严重的系统性毒性和不良副作用。由于这些治疗的非特异性，它们可能会损害健康组织以及癌细胞，这对患者造成毁灭性影响，并通常限制了治疗的剂量和持续时间。另一方面，纳米载体在纳米尺度上设计，利用恶性组织的特殊性质，提高了药物递送的准确性。这些微小的递送载体通常测量范围在一到一百纳米之间，可以通过增强的渗透性和保留（EPR）效应在肿瘤组织中集中。当肿瘤的渗漏血管允许纳米载体进入并在肿瘤微环境中停留更长时间时，就会发生这种现象。此外，可以将像肽、抗体或小分子这样的靶向配体添加到纳米载体上，以功能化它们并提高药物递送的特异性。这种方法允许主动靶向。

各种纳米载体系统，如金属纳米颗粒（NPs）、脂质体、聚合物纳米颗粒（NPs）和树状大分子[表1]，为递送各种治疗药物提供了可适应的平台。这些化学物质可以结合、吸附或封装到纳米载体上，可以包括传统的化疗药物、用于基因治疗的核酸，甚至治疗性蛋白质。由于它们的适应性，可以设计出能够共递送多种治疗药物的多功能纳米载体， potentially在单一平台上实现联合治疗并产生协同效应。此外，还可以设计包含诊断成像剂的纳米载体，从而同时跟踪药物递送和肿瘤反应。这种治疗诊断能力有助于优化治疗计划，并通过实时监测治疗效果并提供关于治疗药物药代动力学和生物分布的重要见解。

表1：纳米载体：特性、新颖性、优点和缺点

纳米载体设计
优点
缺点
创新窗口
参考文献

基于脂质的NPs
易于配制、自组装、生物相容性高、生物利用度高、物理化学性质可调
传统的LNP配制方法（如移液管混合、乙醇注射、涡旋和薄膜水化）可以产生均匀的颗粒，但效率和重复性较低
在颗粒核心形成胶束结构，这种形态可以根据配制和合成参数进行改变

球形平台，至少有一个内部水相隔室，周围被脂质双层包围
高药物捕获能力、调控释放和可扩展性
微流控技术可以产生均匀的LNPs，但成本较高，并且还存在生物分布问题，在肝脏和脾脏中积累过多

脂质体
低毒性、生物相容性和可生物降解
能被MPS快速识别和清除，循环半衰期短，药物释放快，药物装载量不足，性质不稳定
可以封装亲脂性和亲水性药物

球形囊泡，核心为水相，周围被两亲性磷脂双层包围
封装亲脂性和亲水性药物

改进的靶向药物递送

固体脂质NPs
危害最小，能安全被大脑吸收
需要亲水性聚合物或表面活性剂涂层来提高生物利用度
通过将敏感的亲脂性药物分子固定在固体脂质基质中，提供更好的保护

稳定的胶体载体系统，具有固体疏水核心
尺寸小、释放可控、药物捕获效率高且可扩展

纳米胶囊
稳定性提高和货物保留效率提高
对药物释放的控制有限，肿瘤吸收减少
纳米胶囊具有液体或油性核心，外包聚合物或脂质壳，可以实现基于储库的药物递送

中空空间被聚合物壳或膜包围
适用于将药物递送到细胞质中

树状大分子
表面活性基团有助于药物封装
存在胺基团
与许多依赖单一装载方法的NPs不同，药物可以通过化学方法附着在表面基团上或物理封装在内部空腔中，确保高捕获率

高度分支的分子，结构独特、均匀且单一分散
生物相容性、水溶性高且稳定
难以控制药物释放

作为智能纳米载体的潜力
被巨噬细胞快速清除

减少肿瘤对药物的吸收

聚合物胶束
适用于难溶性药物
依赖于药物和核心聚合物段之间的强凝聚力
与表面活性剂胶束相比，聚合物胶束在血液中的热力学稳定性更高

由两亲性二/三嵌段共聚物自组装形成的纳米级核壳结构
多功能，可用于药物递送和成像以及延长循环时间

量子点
尺寸小，能够标记生物大分子
对环境条件敏感且可能存在毒性
作为单一平台，整合光热或光动力疗法、药物递送和诊断

胶体半导体纳米晶体，具有独特的光学和荧光特性
光稳定性提高和荧光增强

金纳米颗粒
合成简单、价格便宜，能够有效靶向和吞噬肿瘤
光稳定性变化较大，需要表面修饰以提高水溶性
与大多数聚合物或脂质NPs不同，AuNPs具有表面等离子体共振（SPR），有助于容易检测，并且能够与药物 cargo 结合

用于医疗应用，非常适合靶向肿瘤和防止血管生成
抑制血管生成

氧化铁纳米颗粒
具有超顺磁性特征，适用于药物和基因递送
需要适当的表面涂层来提高稳定性和生物利用度
外部磁场可以用来引导和集中IONPs到目标位置，最小化脱靶毒性效应

尽管具有这些令人鼓舞的特性，纳米载体的临床应用仍面临许多障碍，如大规模生产问题、获得监管许可以及可能的免疫原性。然而，持续的研究和开发正在进行中，以改进纳米载体技术，努力克服这些挑战，将这些突破性的治疗方法从实验室带到临床应用。

2. 三阴性乳腺癌（TNBC）的挑战

2.1 TNBC中的肿瘤微环境（TME）和免疫抑制

TME的组成部分可以相互作用，改变肿瘤的内部环境（图1），并促进TNBC的耐药性。TME中的非癌细胞对癌症的发展至关重要，因为它们支持肿瘤的生存、生长、转移和对治疗的抵抗。癌症的生长和药物抵抗性与TME中的基质细胞和癌细胞之间的相互作用有关。氧化应激、酸中毒和缺氧可能是由于TNBC肿瘤细胞的增殖、代谢重塑和细胞死亡引起的。这些条件可以诱导赖氨酰氧化酶（LOX）的激活，重塑细胞外基质（ECM）并促进药物抵抗。当胶原蛋白脯氨酰4-羟化酶P4H-α1/HIF-1轴被激活时，活性氧（ROS）和氧化磷酸化水平降低，增加了TNBC细胞的干性。通过与细胞因子、趋化因子和ECM重塑因子的释放，癌相关纤维母细胞（CAFs）加速了癌症的扩散和治疗抵抗。由CAFs产生的脂质相关巨噬细胞（LAMs）在乳腺癌中介导免疫抑制，尤其是在TNBC中。这种代谢变化通过影响免疫细胞活性和引起巨噬细胞的表型变化来促进免疫抑制。

TNBC肿瘤微环境。免疫检查点途径（如CTLA-4（细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4）途径和PD-1/PDL1（程序性死亡配体-1）轴）的激活等因素导致肿瘤部位的免疫抑制反应。TNBC中的ACSL3保护TNBC细胞免受母体脂肪细胞诱导的铁死亡。M2巨噬细胞激活PCAT6并释放VEGF，通过VEFR2调节促进癌细胞的生长和转移。TNBC的不同髓系细胞亚型表现出不同的免疫治疗抵抗机制。

总体而言，TNBC不受胆固醇脂质体中包含的化疗药物的显著影响。肿瘤微环境（TME）中的CAFs产生白细胞介素-10（IL-10）、IL-6、IL-4、IL-1β、IL-17和肿瘤坏死因子-α（TNF-α），这些因素共同构建了一个难以穿透的物理屏障。调节性T细胞（Tregs）、直接针对癌细胞的CD8+ T细胞以及表达Foxp3转录因子的CD4+ T细胞在浸润肿瘤部位中起着关键作用。在TNBC中，M2型肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）分泌细胞因子、趋化因子和生长因子，导致免疫抑制。表达CD163+的M2 TAMs浸润基质纤维母细胞，间质转化阶段导致TNBC患者的侵袭性表型和低生存率。在人乳腺癌侵袭性导管癌异种移植中，人参成分人参皂苷Rg3可以抑制生长和血管生成，并具有抗肿瘤特性。Rg3已被用于制备载有多西他赛的Rg3脂质体，这种脂质体可以更深入地进入肿瘤，抑制胶原蛋白、TGF-β和CAFs，并提高化疗药物在TNBC中的细胞毒性。这些脂质体具有出色的药物装载和封装能力。由于免疫逃逸策略，TNBC经常具有功能失调的肿瘤浸润淋巴细胞（TILs），而髓系来源的抑制细胞（MDSCs）通过阻止T细胞的激活和增殖来减弱免疫反应。与受体阳性的乳腺肿瘤相比，TNBC经常表达更多的MDSCs，这会激活趋化因子CCL22和CXCL2，导致显著的转移级联反应。

癌细胞可以导致巨噬细胞发生转变，促进肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）呈现M2样免疫抑制表型。这由乳酸和腺苷等代谢物促进。通过附着在T细胞表面的某些受体（A2A和A2B）上，嘌呤核苷腺苷可以限制T细胞的激活、细胞因子的产生和细胞毒性。

2.2 缺乏靶标受体

TNBC是最具侵袭性和多样性的乳腺癌亚型；它不表达ER、PR或HER2标志物。在所有乳腺癌中，有15-20%是TNBC。TNBC通常与BRCA1突变相关，由于突变或表观遗传变化而缺乏雌激素和孕激素受体。像他莫昔芬或芳香化酶抑制剂这样的激素疗法可以通过干扰激素驱动的信号通路来阻止癌症生长。然而，在TNBC中，缺乏ER和PR受体使得使用激素治疗难以控制肿瘤，使其更难治疗。与其他类型的乳腺癌不同，TNBC不过度表达HER2，这是一种促进某些乳腺癌细胞生长的蛋白质。这是由于癌症独特的分子特征，通常显示正常的HER2基因表达或缺乏扩增。像曲妥珠单抗和帕妥珠单抗这样的靶向疗法在没有HER2过度表达的情况下无效，限制了治疗选择。

2.3 药物抵抗

MYC和MCL1癌基因在新辅助化疗后的TNBC细胞中经常被发现。它们增加线粒体氧化磷酸化（mtOXPHOS）和ROS的产生，调节药物抵抗的癌干细胞（CSCs）。这刺激了HIF-1α，这与TNBC中CSC的富集有关。通过针对线粒体呼吸和HIF-1α来抑制MYC和MCL1靶向siRNA是一种可能的策略，以防止TNBC中的化疗抵抗。Twist相关蛋白（TWIST）通过刺激EMT、促进CSCs和减少凋亡，增加了TNBC患者疾病复发和不良预后的风险。

新辅助化疗发现增强了TNBC中ABCC1蛋白的表达，这进一步证实了ABCC1在TNBC化疗抵抗中的作用。此外，由于ABC转运蛋白的上调，TNBC细胞因刺猬通路的激活而产生了药物抵抗。TNBC中干细胞的化疗抵抗显著受到ABCG2的影响。

药物抵抗与PI3K系统有关，内在耐受性是抑制剂（尤其是PI3K抑制剂）的常见副作用。关于TNBC患者中的药物抵抗问题，已经取得了一些进展。PI3K/AKT抑制剂抵抗的主要原因是PTEN不足，这在35%的TNBC中存在。

2.4 药物生物利用度

尽管在纳米载体内部有效装载药物并调节释放动力学，但理想的纳米载体TNBC治疗的装载和释放特性仍然难以实现。通过仔细设计封装程序，必须保证稳定性和生物利用度。此外，毒性和生物相容性是影响纳米载体临床可行性的重要因素。表2总结了正在临床试验中的各种基于NP的药物用于治疗TNBC。

2.5 TNBC的异质性

三阴性乳腺癌（TNBC）由于其固有的分子和遗传异质性，对传统化疗提出了独特的挑战。目前的共识是，BLIA（20-30%）、BLIS（25-40%）、LAR（15-25%）和间质型（15-20%）是四种主要的分子亚型，这些亚型是根据独立的DNA和RNA水平研究分类的。

2.5.1 基底样免疫激活（BLIA）亚型

TNBC的BLIA亚型显示超过80%的TP53突变，伴随着许多低频突变，并以DNA损伤修复活性和染色体的巨大不稳定性为特征。CDK1的扩增在BLIA中也很常见。这种亚型的特点是强烈的免疫反应，具有高表达的免疫相关基因（T细胞活性、抗原处理和检查点分子如CTLA4、PD1和PDL1）。组织学上，BLIA显示出与其他TNBC亚型相比显著更高的肿瘤内和基质淋巴细胞计数，使其成为免疫检查点抑制剂的主要候选者。

2.5.2 基底样免疫抑制（BLIS）亚型

与BLIA不同，BLIS表现出极低的免疫活性，对免疫疗法的反应较差。BLIS肿瘤表达VTCN1（B7-H4），这抑制T细胞的激活，以及促进肿瘤增殖和侵袭的SOX家族转录因子。这些肿瘤富含代谢重编程途径，这有助于细胞增殖和对免疫疗法的抵抗。BLIS还与高复发率相关，并显示出同源重组缺陷（HRD）特征和基因组疤痕的富集。具有高HRD的肿瘤预后较好，细胞周期S/G2阶段的RAD51低评分预示着对铂基化疗的反应。然而，治疗后RAD51焦点的增加表明对PARP抑制剂的抵抗，RAD51作为BLIS的生物标志物的实用性仍在研究中。

2.5.3 腔侧雄激素受体（LAR）亚型

TNBC的LAR亚型虽然在IHC上为阴性，但表现出高水平的雌激素相关基因（例如FOXA1和GATA3）和增强的雄激素受体信号。这些肿瘤通常被PAM50分类为非基底型（腔侧或HER2富集型），并且经常携带ERBB2突变，这可能导致对曲妥珠单抗的抵抗。相反，酪氨酸激酶抑制剂可能更有效。LAR肿瘤通常携带PIK3CA突变（40-55%），并显示出PI3K/AKT通路的过度激活，临床前模型表明PI3K-AKT抑制剂与CDK4/6抑制剂的组合在PIK3CA突变肿瘤中更有效。除了失去CDKN2A外，LAR肿瘤还保持RB1，这增加了它们对CDK4/6抑制剂的敏感性。它们表现出适度的免疫活性、HRD和染色体不稳定性，但与顶泌特征、脂质代谢和高龄相关。

2.5.4间充质亚型

TNBC的间充质亚型其特征是与上皮-间充质转化（EMT）、细胞外基质和血管生成相关的通路被激活。这些肿瘤表达诸如NOTCH1/3、EGFR、IGF-1以及骨细胞标记物（OGN）等标志物。它们的PAM50谱型是混合的，显示出基底样和非基底样的特征。间充质肿瘤还具有更高的基因组不稳定性、拷贝数改变和肿瘤突变负担，但表现出低水平的免疫细胞浸润和PD-L1表达，这表明它们具有免疫逃逸和对免疫治疗的抵抗性。这些肿瘤显示出MAP3K1和PDGFRA的缺失、抗原呈递和DNA修复基因的突变，以及表观遗传学改变，如ASXL基因家族和BAF SWI/SNF复合体的突变，这些改变影响抗原呈递，使它们可能对EZH2抑制剂敏感。间充质肿瘤还表现出DNA高甲基化以及类似乳腺癌干细胞的特性，伴有JAK1/STAT3信号通路的上调。尽管JAK1抑制剂的效果有限，但它们可能对间充质肿瘤特别有效。间充质干细胞样（MSL）亚型显示出非基底样的谱型，并且在血管生成通路中富集，VEGF和PDGFR的表达较高。对于未选择的TNBC患者无效的抗血管生成疗法，对于MSL亚型可能具有潜力，因为其具有血管生成特性，并且存在促进肿瘤血管生成的先天免疫细胞，如肥大细胞。

2.6. TNBC中纳米技术干预的障碍

聚合物纳米颗粒（NPs），如脂质体，在临床研究中面临生物学障碍。例如，CT-2103是一种聚-L-谷氨酸结合的PTX纳米颗粒，通过静脉注射后在肝脏中的PTX AUC高于在原发肿瘤中的水平。肿瘤靶向的额外障碍可能源于小聚合物颗粒通过肾小球的被动过滤。根据一项新研究，大聚合物颗粒可能在肾细胞和组织中积聚，这强调了理解药物载体的生物分布对于有效肿瘤靶向的必要性。临床研究中的药物载体在到达肿瘤之前经常面临生物学障碍。联合疗法可以提高疗效或降低毒性，但连续输注限制了药物的同时性。为了优化细胞毒性效应，理想的载体应该能够靶向并提供适当的治疗药物组合。图2展示了TNBC中的各种挑战。

3. 纳米载体介导的癌症靶向策略

3.1. 表面修饰和隐身技术

3.1.1. PEG化

PEG化可以降低肽、蛋白质、疏水性聚合物、药物或NPs的毒性，同时改善它们的药代动力学特性。已有超过20种PEG化的脂质体或RNA获得FDA的临床使用许可，广泛应用于生物医学研究，特别是在癌症和新血管形成性老年黄斑变性的治疗中。PEG化通过以下方式改善NPs的靶向：

- 减少免疫检测：PEG的亲水性和中性特性使纳米载体躲避免疫系统的识别，延长了在体内的循环时间。
- 减少蛋白质吸附：PEG涂层形成了一层屏障，防止血浆蛋白的结合，从而减少快速清除。
- 改善药代动力学：PEG化通过避免免疫检测和减少蛋白质吸附，提高了药物的药代动力学，实现更有效的递送。

3.1.2. 生物模拟涂层

将纳米载体伪装成“自身”细胞或细胞膜是一种新颖的药物递送策略，特别是在癌症治疗中。用天然细胞膜或蛋白质包覆NPs具有多种优势。天然细胞膜成分，如CD47和CD44蛋白以及糖胺聚糖，帮助NPs通过信号传导伪装成“自身”，从而逃避免疫清除。这些纳米载体模仿供体细胞的特性，通过同型相互作用增强对特定组织或肿瘤的靶向性。细胞膜涂层减少了吞噬细胞（单核吞噬细胞系统MPS和网状内皮系统RES）的识别，从而改善了分布和递送。

3.2. 靶向配体

3.2.1. 抗体和适配体

适配体结合的纳米材料通过结合纳米材料的特性和适配体的独特识别能力，提供了一种有前景且危害较小的癌症治疗方法。最近的进展包括使用适配体结合的NPs和适配体连接的DNA纳米结构进行癌细胞识别。尖端策略如光热疗法（PTT）和光动力疗法（PDT）也采用了这些纳米材料。这种适配体靶向方法显示出高疗效和最小的副作用，使得适配体结合的纳米材料成为未来癌症治疗的吸引人的选择。适配体对肿瘤细胞具有强烈的亲和力和选择性，可用于开发抗肿瘤药物，减少细胞毒性并提高治疗效果。它们可以单独使用或与其他化合物结合，创建靶向药物递送系统。著名的适配体包括Sgc8（针对蛋白酪氨酸激酶7；PTK7）、AS1411（针对核仁蛋白）、EpCAM（针对上皮细胞粘附分子）和A10（针对前列腺特异性膜抗原；PSMA）。SELEX技术已经评估了这些适配体在肿瘤靶向中的应用。使用适配体作为生物受体的适配体传感器，在癌症生物标志物检测方面引起了兴趣。适配体可以作为激动剂或拮抗剂作用于肿瘤特异性表面指标，产生肿瘤杀伤效果。

3.2.2. 肽类和小分子

基于肽的递送系统用于CRISPR/Cas9组件，引起了极大的兴趣。肽类可以作为载体和靶向配体，为靶向药物递送提供了有效的替代方案。它们成本效益高、毒性低，并且可以定制与纳米颗粒载体结合，确保药物精确递送到目标细胞。基于纳米颗粒的递送技术现在结合了CRISPR/Cas9系统来靶向与癌症相关的受体。例如，Chen等人将靶向受体配体iRGD肽与脂质体模板化的水凝胶NPs（LHNPs）结合，以将CRISPR/Cas9组件引入U87细胞和脑肿瘤。

细胞靶向肽（CTPs）旨在靶向细胞膜上的特定蛋白质，如表皮生长因子受体（EGFR）、整联蛋白和G蛋白偶联受体，这些都是肿瘤标志物。受体必须在肿瘤细胞中的表达量至少是正常细胞的三倍，才能实现有效靶向。药物-抗体结合物已成功靶向TNBC中的EGFR。

细胞穿透肽（CPPs）是包含五到三十个氨基酸的短正电荷肽，有助于CRISPR/Cas9的细胞内递送。许多研究评估了CPPs递送CRISPR/Cas9组件的能力。树枝状大分子和树状大分子是作为CRISPR/Cas9载体的阳离子肽的例子。Gustafsson等人在HEK293T细胞中研究了RNA递送CPP PepFect14（PF14），通过sgRNA和Cas9 RNP之间的非共价相互作用实现了高达80%的基因编辑效率。自从FDA在2001年批准了首个小分子酪氨酸激酶抑制剂（TKI）伊马替尼以来，靶向药物的开发速度加快。

3.3. 刺激响应系统

3.3.1. 内部刺激

纳米载体在肿瘤治疗中的最新进展集中在对内部刺激（如酶、氧化还原状态、pH值和肿瘤微环境中的缺氧）的响应上，这可能增强药物释放和治疗效果。

3.3.1.1. pH敏感纳米载体

金属-有机框架（MOFs）具有较大的表面积和高孔隙率，是有效的药物递送系统。为癌症免疫治疗开发的pH敏感MOFs通过破坏细胞内的IL-6和TNFα水平显示出增强的抗癌活性。同样，Au NPs因其高表面积和易于功能化而被开发为pH敏感载体。装载DOX的KFG-Au NPs在人类乳腺癌细胞中显示出较低的细胞活力和减少的肿瘤体积。分支聚合物纳米结构，称为树状大分子，在不同pH值下具有高药物装载能力和抗肿瘤活性。它们在HeLa细胞中的成像引导抗癌治疗中显示出有效性。Han等人报告了一种pH敏感的聚合物胶束系统用于递送PTX。该研究指出，PEG壳和最佳的胶束尺寸允许长时间的循环和强烈的肿瘤积累，而它们的正电荷增强了TNBC细胞的摄取。一旦进入肿瘤环境，肼键断裂并迅速释放PTX，从而产生强烈的抗肿瘤效果。聚合物胶束（PMs）是自组装的NPs，具有疏水核心和亲水壳，而脂质体是含有两亲性磷脂的球形囊泡。两者都是生物相容的、可生物降解的、无毒的和非免疫原性的，使其成为成功的药物递送系统。

3.3.1.2. 酶响应载体

酶响应型NPs：这些NPs具有酶响应的核心，能够在结构变化时捕获和释放活性药物。基质金属蛋白酶（MMPs）在开发这些系统中起着关键作用，因为它们在癌细胞侵袭和转移中起作用。已开发出可激活的蛋白质NPs（APNPs），用于靶向治疗肽，实现延长循环时间、降低全身毒性和控制释放。将蛋白质、肽和透明质酸（HA）等材料结合到NPs中可以提高水溶性并促进细胞摄取。酶可切割的肽与疏水性药物和MMP响应肽的结合是这些应用的重点。酶响应连接剂将药物连接到NPs核心，将核心连接到亲水冠层，或用靶向配体修饰表面。特定于蛋白酶的肽是制造具有酶响应连接剂的NPs的常见候选者。肽和HA用于开发具有酶响应能力的靶向配体，增强在脑肿瘤中的保留。缺氧或固体肿瘤中的低氧水平会促进癌症进展和治疗抵抗。解决缺氧问题的策略包括增加氧水平和使用缺氧激活的前药。各种纳米载体，如脂质体、二氧化硅NPs和聚合物胶束，已被设计用于靶向缺氧肿瘤并递送成像剂和抗癌药物。由缺氧敏感材料制成的缺氧敏感纳米载体在肿瘤成像和治疗中表现出高性能。

3.3.2. 外部刺激

外部刺激如磁性、热、电子、超声波和光可以影响纳米载体在生物系统中的行为，增强积累、控制释放、细胞内递送以及成像和治疗激活。这些方法在癌症治疗中提供了精确控制和多功能性，但对于转移性病变来说实用性较低。**超声波**

超声波（US）是一种高频声波，可以控制药物在肿瘤等病变部位的释放。它具有多功能性，可以在低频下进行成像，或者在高频下破坏纳米载体以释放药物，并增强细胞膜的通透性。商业化的微气泡被用于超声波成像、药物递送和癌症诊疗。对超声波敏感的纳米载体，含有空气、氮气（N2）和全氟碳化合物等气体或造影剂，可用于肿瘤成像、控制药物释放以及增强肿瘤积累和细胞内递送。超声波会在细胞膜上形成短暂的孔隙，增加释放药物的细胞质传递。在TNBC（三阴性乳腺癌）模型中，研究表明，使用微气泡产生的超声波可以影响信号通路（如JNK/c-Jun）并逆转药物耐药性。使用低强度脉冲超声波与微气泡结合，可以通过调节JNK/c-Jun通路来提高TNBC对化疗的反应性。

**3.3.2.2 温度敏感型纳米载体**

温度敏感型纳米载体在常温下稳定，但在较高温度下会发生变化，包括脂质体、聚合物胶束、纳米复合材料、纳米胶囊和囊泡。这类材料包括聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）、聚[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯]（PMEOMA）和聚（N-乙烯基异丁酰胺）（PAMAM），它们的物理化学性质会随温度变化而改变。然而，这类材料的种类有限，且部分材料的转变温度超出了生物适用范围，这限制了它们的应用。像PNIPAM这样的不可降解聚合物在临床转化方面存在挑战。未来的发展应侧重于可降解的温度敏感材料，以及增强肿瘤积累以实现精确的温度触发药物释放和治疗。天然相变材料（PCMs），如脂肪酸和醇类，因其低毒性、可降解性和低成本而受到青睐。将PCMs与热疗结合使用可以增强抗癌效果。研究人员建议调整脂肪酸的组成以匹配人体温度，从而改善治疗效果。一种基于相变纤维（PCF）的支架已被开发用于温和的光热-化疗联合治疗。具有高孔隙率和光热性能的中空碳纤维（HCF）浸泡在含有凋亡素和盐酸多西他赛的甲醇中，在近红外激光照射下表现出最佳的性能和温度响应的药物释放效果。

**3.3.2.3 磁响应型纳米载体**

磁响应型纳米载体通过利用交变磁场在肿瘤部位产生局部高温，从而释放药物并消融肿瘤。这些纳米载体含有氧化铁纳米颗粒（NPs）和石墨烯/Au/Fe3O4复合材料，可用于MRI肿瘤成像，并通过EPR效应实现被动或主动的肿瘤靶向。与磁场的相互作用引导纳米载体在肿瘤中的积累。磁敏感纳米载体产生的高温可按需释放药物，促进生物活性化合物在肿瘤中的积累，适用于治疗耐热性和多药耐药性（MDR）癌症。在交变磁场（AMF）中，这些颗粒会产生局部热量（磁热效应）。研究表明，装载达沙替尼的磁纳米胶束能显著增加药物释放量，并对MDA-MB-231细胞表现出1.35倍的细胞毒性。磁热效应会导致聚合物链脱水和胶束结构不稳定，从而促进药物从疏水核心中释放。这种方法在治疗转移性肿瘤和提高生存率方面显示出潜力。为了实现磁场引导的递送效果，需要在特定区域聚集高浓度的磁敏感纳米载体，并进行肿瘤特异性给药。

**3.3.2.4 光响应型纳米载体**

光响应型纳米载体被开发用于药物递送、控制释放和癌症治疗。通过调节光的波长、强度和照射区域，可以操控这些纳米载体的行为。例如，聚复合物、聚离子复合囊泡（PICsomes）、纳米颗粒（NPs）、聚合物胶束、脂质体、上转换纳米颗粒（UCNPs）、聚合物囊泡（polymersomes）、纳米凝胶、纳米棒和纳米铃铛等。它们可以触发治疗性药物释放，实现光激活成像，并生成单线态氧用于光动力疗法（PDT）和肿瘤消融。近红外（NIR）光可以外部加热光吸收纳米载体，诱导药物释放。例如，一项研究使用装载吲哚菁绿（ICG）染料的温度敏感脂质体，在NIR照射下释放免疫治疗肽，并产生局部热量以杀死TNBC细胞。光响应型纳米载体在癌症诊疗、控制释放和药物给药方面具有巨大潜力，特别是在可接触的肿瘤中。

**3.4 增强渗透技术**

**3.4.1 尺寸和形状优化**

在生物医学应用中，如金纳米颗粒（AuNPs）、量子点和碳磁纳米颗粒（carbon magnetic NPs）等纳米颗粒虽然尺寸小，能够很好地渗透肿瘤组织，但容易被清除，从而限制了它们的积累和治疗效果。通过利用肿瘤组织的独特性质（如酸性pH值、上调的酶、温度和外源性刺激），可以增大纳米颗粒的尺寸。

- **pH值触发的尺寸增大**：在酸性环境中，pH值变化会改变纳米颗粒的电荷平衡，从而引发尺寸增大。研究人员使用混合自组装的单层弱电解质和强电解质修饰AuNPs，制备出pH敏感的混合电荷两性离子AuNPs。
- **酶诱导的尺寸增大**：肿瘤中过表达的酶可以触发药物释放或增强靶向效果。Legumain是一种保守的天冬氨酸内切酶，可用于前药的启动和响应性纳米药物递送。Hu等人利用肿瘤中高表达的HAase开发了一种纳米载体（CS-NG），该载体在细胞外聚集形成细胞外储存库，防止药物内化，延长肿瘤滞留时间，提高细胞毒性和治疗效果。
- **温度响应的尺寸增大**：具有可调LCST（玻璃化转变温度）和UCST（熔融转变温度）的聚合物溶液可以形成温度响应型纳米颗粒，这些颗粒在细胞内聚集和自组装。Qiao等人开发的聚合物肽 conjugates（PPCs）在细胞内自组装，确保稳定性并监测细胞死亡和治疗反应。光热分子和外源性光可以增强对不同温度的响应性。
- **光介导的药物递送**：光介导的药物递送是非侵入性的、时空可控的，对肿瘤治疗非常高效。通过与光敏化合物（如偶氮苯、螺吡喃和联苯胺）共轭的聚合物，可以在特定波长下引发纳米颗粒的交联或二聚化。然而，紫外线、可见光和蓝光的组织穿透能力较弱，限制了其在体内的应用。近红外光可以通过稀土金属（如镧系离子）转换为短波长光，从而开发出具有光敏聚集特性的上转换纳米颗粒（UCNPs）。
- **点击化学介导的尺寸增大**：点击化学方法高效且具有选择性，可以促进纳米颗粒上的共价交联。一项研究使用CuSO4和C6H7NaO6来增大纳米颗粒尺寸并提高肿瘤滞留效果，但生物毒性是一个问题。通过使用应变促进的炔烃-叠氮环加成（spAAc）方法，开发出更生物相容的、无铜的点击化学方法，用于肿瘤靶向药物递送，响应细胞内溶酶体和酸性肿瘤微环境。

**3.4.1.1 尺寸缩小**

- **pH值触发的尺寸缩小**：pH值敏感的聚合物和酸不稳定化学键合可以实现尺寸缩小。Li等人开发的iCluster/Pt纳米系统在酸性肿瘤环境中会缩小尺寸。具有可离子化基团的聚合物在不同pH值下在亲水性和疏水性状态之间转换，导致尺寸缩小。
- **酶诱导的尺寸缩小**：肿瘤相关的酶（如MMPs和HAase）会降解细胞外基质，促进癌症进展。设计了一种QD凝胶纳米颗粒（QDGelNP），在MMP-2降解后释放较小的10纳米量子点（QDs），从而更深入肿瘤内部。DGL/GEM@PP/GA是一种多功能尺寸缩小纳米平台，可用于深层肿瘤渗透和TAF（肿瘤相关因子）调节。
- **氧化还原反应诱导的尺寸缩小**：肿瘤微环境中的高ROS（活性氧）水平会引发尺寸缩小。Guo等人开发了一种尺寸可缩小的胶束系统（PELEss-DA），用于MDR癌症的直接核药物递送；Wang等人使用pH值和氧化还原敏感的纳米系统（PSPD）中的二硫键实现这一效果。
- **ROS触发的尺寸缩小**：肿瘤细胞中的高ROS水平会引发尺寸缩小。Cao等人开发了一种ROS敏感的纳米载体（TK-PPE@NPCe6/DOX），用于光激活的控制性药物释放。将ROS响应材料与光动力疗法（PDT）结合使用，具有显著的肿瘤药物递送潜力。

**3.4.2 细胞外基质（ECM）降解酶**

透明质酸（HA）是细胞外基质（ECM）的主要成分，会增加肿瘤内的间质液压力，阻碍纳米药物的扩散。它干扰细胞接触，招募肿瘤相关巨噬细胞，促进上皮-间质转化，并与肿瘤耐药性相关。透明质酸酶（HAase）可以降解HA，提高组织通透性。一项研究表明，在HepG2肿瘤中嵌入透明质酸酶可以增强肿瘤生长抑制和药物渗透效果。

**3.4.3 主动运输机制**

受体介导的跨细胞运输（RMT）是一种通过结合特定的内皮细胞受体将纳米颗粒（NPs）输送到肿瘤组织的技术。这一过程涉及靶向受体、制备配体修饰或抗体修饰的纳米颗粒，并通过囊泡进行运输。RMT可以减少副作用，提高疗效，并增加肿瘤组织中的纳米颗粒浓度。基于脂质的纳米颗粒在某些条件下能够有效穿越血脑屏障（BBB）。虽然纳米颗粒可以利用增强的通透性和EPR效应，但在治疗性运输到中枢神经系统时，RMT至关重要。

- **表面修饰**：用抗体、肽或适配体等配体修饰纳米颗粒表面，可以提高其对BBB内皮细胞受体或转运蛋白的靶向特异性，从而促进屏障运输。
- **纳米颗粒的控制释放特性**：纳米颗粒的控制释放特性可以确保其在脑内的长期浓度，减少不良反应，并提高治疗效果。

**3.5 内体逃逸机制**

- **质子海绵效应**：理解药物或纳米载体如何逃逸内体对于设计高效的递送系统至关重要。质子海绵效应认为，像聚氨基胺（PAMAM）树状大分子这样的阳离子聚合物可以抵抗内体内的pH值下降，导致渗透压升高和内体破裂，使内容物释放到细胞质中。然而，有效的内体逃逸量化方法仍然缺乏，通常依赖于报告蛋白的表达作为间接指标。
- **膜破坏聚合物**：纳米医学中的创新方法使用在酸化条件下破坏内体膜的聚合物，从而直接将治疗剂释放到细胞质中。对酸性pH值敏感的聚合物（如含有三级胺基团的聚合物）在癌细胞内分解，直接将治疗剂释放到细胞质中。这种方法绕过了溶酶体降解途径，显著提高了递送效率。安全性方面，需要确保生物相容性并避免对非靶细胞的损伤。这种策略特别适用于递送基于核酸的治疗剂，如反义寡核苷酸（ASOs）。

**3.6 联合疗法**

- **多模式方法**：将化疗与免疫疗法、基因疗法、光疗或其他治疗方法结合使用，可以通过协同效应提高纳米载体在肿瘤递送中的效果。光疗和纳米材料的协同作用表明，单独的光疗可能效果有限，但与免疫疗法、放疗、化疗和基因疗法结合使用时效果显著增强。
- **光免疫疗法**：光触发多功能纳米平台用于癌症光免疫疗法，表明结合免疫疗法和光疗可以显著提高治疗效果。具有高药物载量的纳米颗粒和激光触发光动力及光热活性可以增强药物的稳定性和生物相容性，减少副作用。
- **基因疗法的整合**：将基因疗法与化疗等治疗方法结合使用，可以改善晚期恶性肿瘤的治疗效果。纳米载体在高效加载和递送药物到目标器官和细胞质方面发挥关键作用。
- **基于化疗的协同作用**：智能纳米平台将化疗与光热治疗（PTT）、光动力疗法（PDT）和化学动力学疗法（CDT）结合使用，以增强抗癌效果。这些平台针对肿瘤中的多种生物因素，从而改善治疗效果。

这些研究表明，使用纳米载体整合多种治疗模式可以通过靶向肿瘤部位和可控方式递送药物，从而实现更有效的癌症治疗。

**3.6.2 共递送系统**

- **癌症治疗中的多药耐药性（MDR）**：如药物摄取和排出异常、解毒酶水平升高、细胞内药物重新分布、药物靶酶改变、DNA修复加速以及生存/凋亡信号失衡等机制，使得MDR成为癌症治疗中的主要问题。通过共递送药物（NPs）、精确控制药物比例（如DOX和ADD）以及程序化药物释放等方法可以克服MDR。
- **诱导细胞凋亡**：使用纳米颗粒共递送多种治疗药物是促使癌细胞凋亡的一种有趣方法。例如，装载姜黄素（CUR）和顺铂（CDDP）的脂质体可以增强HepG2细胞的凋亡。将化疗与光热疗法（PTT）结合使用是诱导细胞凋亡的另一种有效方法。186



3.6.2.3. 限制肿瘤转移

限制肿瘤转移的策略包括防止肿瘤生长、继发性肿瘤形成和肺转移。例如，P85-PEI/TPGS复合纳米颗粒可以在4T1细胞中实现有效的RNA干扰和细胞吸收，从而抑制肿瘤生长和肺转移。高载药量的自组装纳米药物，如DOX和黄连素衍生物（Ber），在治疗转移性乳腺癌方面非常有效。187



3.6.2.4. 抑制血管生成

抑制血管生成对癌症生长至关重要，可以通过靶向血管内皮生长因子（VEGF）来实现。使用氨基功能化的二氧化硅纳米颗粒将坎地沙坦（CD）和血管抑素（ANG）质粒共同递送到MCF-7细胞中，有效结合了这两种物质以治疗乳腺癌。188



3.6.2.5. 诱导铁死亡（Ferroptosis）

铁死亡是一种非凋亡性的程序性细胞死亡机制，在癌症治疗中具有很大潜力。189 将铁死亡与化疗、声动力疗法和光疗结合使用可以增强抗肿瘤免疫力。在肿瘤免疫治疗中的联合递送系统可以将多种治疗剂输送到免疫效应细胞或肿瘤微环境（TME）中，通过改善抗原呈递、免疫细胞招募、刺激免疫反应以及减少免疫抑制来相互增强抗癌免疫反应。190,191



3.6.2.6. 联合疗法

联合疗法是癌症治疗的主要趋势，因为它能够改善治疗效果、克服转移、降低毒性、触发铁死亡和凋亡、抑制血管生成以及增强抗肿瘤免疫力。有效的联合疗法涉及选择具有不同机制、协同治疗效果并对正常组织副作用最小的药物。183 表3列出了过去15年中批准的基于纳米颗粒（NP）的针对三阴性乳腺癌（TNBC）的专利。表3



潜在靶点/靶向方法
纳米颗粒工程
在TNBC中的应用
参考文献
ICAM 1（在TNBC中过表达）
结合ICAM 1抗体的氧化铁纳米颗粒作为MRI探针
靶向剂和成像剂
192



具有内部刺激触发主动靶向能力
基于铋-锰的复合颗粒，其核心包裹着ICG，可以包裹TNBC细胞膜
高载药量、独特形状、易于制备，并能改变肿瘤微环境
193



CD44（在TNBC中过表达）
表面修饰的PEG–PLGA聚合物涂层的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs），用于共同递送miR-34a模拟物和反义miR-10b
高特异性地靶向TNBC肿瘤并延缓转移
194



内体逃逸和在细胞质中释放
一种pH激活的纳米颗粒，其中气体通过pH敏感相互作用与底物结合并释放气体以破坏内体
在TNBC模型中显著抑制肿瘤生长，尤其是那些TP53基因有缺失或突变的肿瘤
195



成纤维细胞生长因子诱导蛋白14（Fn14）（在TNBC中过表达）
装载PTX的聚合物制剂，具有Fn14特异性结合，可降低非特异性粘附性并靶向受体
增强癌细胞的摄取，增加肿瘤保留，并减少对周围健康细胞的毒性
196



多种疗法结合，包括基因疗法、化疗和光动力疗法
电静力结合RNA水凝胶和二氧化锰纳米颗粒，递送miRNA-205、miRNA-182和DOX
改善肿瘤微环境，并在靶向基因疗法、化疗和按需药物释放的同时进行光动力疗法
197



a
IACM-细胞间粘附分子；PDT-光动力疗法；ICG-吲哚菁绿。



4. 优化癌症治疗的纳米载体设计原则



4.1. 用生物来源的材料对纳米颗粒进行功能化

红细胞（RBCs）的膜是出色的纳米颗粒载体，因为它们具有生物相容性、长循环时间和可生物降解性。红细胞的CD47“自我标记”蛋白可以防止免疫细胞吞噬它们，从而延长循环时间。198 药物递送系统经常使用红细胞膜（RBCM-NPs）来包裹纳米颗粒（RBCM-NPs）。Hu等人首次将聚（乳酸-羟基乙酸）（PLGA）纳米颗粒封装在RBCM-NPs中，通过保持CD47的方向性，使巨噬细胞的吞噬减少了64%。199 与其他表面修饰的纳米颗粒相比，RBCM-NPs具有更长的消除半衰期。例如，装载雷帕霉素的RBCM涂层的PLGA纳米颗粒能够特异性靶向动脉粥样硬化斑块，在小鼠模型中显著延缓疾病进展，且没有明显的不良反应。200

白细胞（WBCs）表面的蛋白质可以识别炎症和病变组织。T细胞含有更多的靶向蛋白，更容易在肿瘤部位积累。T细胞膜用于伪装纳米颗粒，延长循环时间并增强癌症靶向性。201 用叠氮化物修饰的T细胞膜包裹的纳米颗粒显示出优异的荧光强度和光热响应，适用于生物成像。202 T细胞受体-肽-主要组织相容性复合物的相互作用对破坏癌细胞至关重要，但对其缺乏肿瘤特异性生物标志物的实体肿瘤无效。203

病毒衍生策略——病毒颗粒（VLPs）和类病毒颗粒（VLPs）模仿病毒结构但不含遗传物质。VLPs类似于病毒衣壳结构，而病毒颗粒则类似于脂质体并含有糖蛋白。两者都可以包裹各种有效载荷，保留病毒的特性，如免疫逃逸和细胞进入。将纳米颗粒封装在病毒包膜蛋白中可以增强细胞吸收。例如，乙型肝炎核心VLPs能够有效地封装磁性纳米颗粒，显示出在磁共振成像应用中的潜力。204,205

细菌膜——使用细菌膜作为纳米颗粒涂层仍在研究中，需要广泛的细胞毒性研究。外膜囊泡（OMVs）的大小影响它们进入宿主细胞的能力。脂多糖中和肽可以减少细菌纳米颗粒（BM-NPs）的炎症反应，但仅对特定类型的细胞有效。解决这些问题对于开发基于BM-NPs的疫苗和治疗方法至关重要。200,206

癌细胞膜——癌细胞粘附分子（CCAMs）对转移至关重要。癌细胞还表达CD47，帮助它们逃避免疫系统。用癌细胞膜（CCMs）包裹的纳米颗粒利用这些特性，靶向同源的恶性区域并逃避免疫检测。CCM-NPs对来源癌细胞表现出强烈的同型吸引力，与未涂层纳米颗粒和红细胞膜纳米颗粒相比，具有更高的细胞摄取率。使用来自相同癌细胞的CCMs可以增强选择性靶向和自我识别。207,208



4.2. 通过表面修饰技术对纳米颗粒进行功能化

PEG化——PEG化涉及向聚合物纳米颗粒添加PEG分子，以通过减少聚集、调理作用和吞噬作用来延长它们在血液中的半衰期。209 PEG化通过在纳米颗粒表面接枝PEG来创建一个保湿层，这有助于阻止蛋白质吸附和巨噬细胞的清除。例如，脂质体DOX的PEG化显著延长了其半衰期，从几分钟延长到几小时。PEG修饰的脂质纳米颗粒在开发基于mRNA的COVID-19疫苗中至关重要，可以增强目标mRNA的转染。210 尽管PEG有许多优点，但它也可能引起过敏反应。已经探索了聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚（氨基酸）和多糖等替代品，但PEG仍然是最广泛使用的材料。211

两性离子（ZWs）——ZWs是PEG的有希望的替代品，结合了阳离子和阴离子基团，在水溶液中形成密集的水合层。ZWs可以防止蛋白质吸附，减少免疫吸收并延长纳米颗粒的循环时间。然而，ZWs不会主动与目标蛋白质或细胞膜受体相互作用，因此需要接枝生物活性基团（BAGs）以实现有效靶向。用氨基（ANH2）、巯基（ASH）和羧基（–COOH）基团对生物相容性SiO2-NPs进行功能化，可以促进与细胞膜的静电相互作用、蛋白质结合和催化活性。双重表面功能化确保了纳米颗粒在生物介质中的稳定性，并使其能够与生物系统相互作用。200,212,213

表面电荷——纳米颗粒的表面电荷影响它们的命运和细胞摄取。带正电的纳米颗粒被带负电的细胞膜吸引，从而增强细胞摄取，而带负电的纳米颗粒的细胞摄取较少。214 在体内，纳米颗粒遇到一个复杂的微环境，其中各种蛋白质可以吸附到它们的表面，形成蛋白质冠层。这可能会改变纳米颗粒的生物特性和功能，导致非特异性内化。需要在体外和体内仔细检查总表面电荷和电荷密度，以了解它们的影响。215–217



4.3. 通过几何性质变化对纳米颗粒进行功能化



4.3.1. 颗粒大小

纳米颗粒的大小是一个关键的设计因素，影响其在体内的行为，包括循环半衰期、 extravasation和巨噬细胞摄取。纳米颗粒可以高精度和单分散地制造。例如，大约200纳米的纳米颗粒可以通过200到500纳米的血管内皮缝隙，而较大的颗粒（2–5微米）会在肺毛细血管中积聚，这有利于靶向转移部位。218 肝脏、脾脏和肺部的驻留巨噬细胞也有助于颗粒的摄取。通常，小于100纳米的纳米颗粒具有更长的循环时间，增加了它们通过380–780纳米肿瘤血管孔隙的 extravasation机会。增强的渗透性和保留（EPR）效应随肿瘤血管性而变化，但小于100纳米的聚合物胶束（30–100纳米）能有效地穿透高渗透性的肿瘤。219



4.3.2. 形状

可改变形状的纳米药物可以平衡保留和积累。设计了一种对酸性pH和光敏感的双刺激响应纳米系统，使用细胞裂解肽（melittin）和光热剂（cypate），并在表面用HA修饰。由于EPR效应，这些纳米系统（约35纳米）在肿瘤部位积累良好。在酸性肿瘤微环境中，它们会转化为纳米纤维，在肿瘤组织中停留长达72小时。在激光照射下，这些纳米纤维会变成较小的纳米颗粒（约25纳米），以便更好地渗透肿瘤。这种可编程的形状转换通过平衡渗透和保留实现了有效的癌症抑制。213,220



4.4. 使用制备材料对纳米颗粒进行功能化

纳米颗粒的功能化涉及调整其组成，以增强特定的治疗效果，特别是在针对难治性癌症（如三阴性乳腺癌（TNBC）时。有机纳米颗粒，包括基于脂质的类型如脂质体、纳米乳液和固体脂质纳米颗粒（SLNs），因其生物相容性、可控的药物释放和降低的毒性而被广泛使用。它们还提供高药物封装和靶向递送，而树状大分子和脂质-聚合物则增强药物稳定性和装载能力。仿生载体如细胞衍生的细胞囊泡提供免疫逃逸和改善的生物利用度。无机纳米颗粒如金属和碳基类型具有装载和多功能应用，超顺磁性纳米颗粒有助于成像和磁热治疗。表4总结了各种类型的纳米颗粒及其在TNBC中的作用。表4



纳米颗粒类型
组成
在TNBC中的作用
参考文献
有机纳米颗粒
基于脂质的
脂质体
磷脂和胆固醇
可控释放、非溶血性、无毒、非免疫原性、可生物降解和疏水性药物装载
221



纳米乳液
油、表面活性剂和辅助表面活性剂
疏水性药物装载、耐酶药物保护、改善的生物利用度、增强的药物溶解度和可控释放
222



SLNs
固体脂质、表面活性剂和辅助表面活性剂
更高的物理/化学稳定性、生物相容性和可生物降解性以及可控释放
223



NLCs
固体脂质、液体脂质和表面活性剂
提高的捕获效率和储存期间的药物泄漏减少
224



外泌体
胆固醇、二酰基甘油、表面蛋白、热休克蛋白和核酸
低免疫原性和毒性
225



基于聚合物的
聚合物纳米颗粒
纤维素、壳聚糖、PLL、PCL、PGA、PLGA
高药物封装、更高的溶解度和渗透性、可控释放以及显著的生物相容性
221



聚合物胶束
亲水部分：PEG、PVP和PTMC
提高的生物利用度、可控释放和靶向作用
154



疏水部分：PPO、聚酯或羟基酸和乳酸的共聚物



树状大分子
聚胺胺（PAMAM）、聚赖氨酸、PPI、磷和碳硅烷
增强药物效力、改善药物生物相容性、降低药物毒性以及可控/持续的药物释放
226



脂质-聚合物杂交
聚合物和脂质
高生物相容性和稳定性、改善的药物装载和可控释放
227



仿生
来自细胞的纳米颗粒
血小板、干细胞、红细胞、巨噬细胞和微生物
淋巴细胞和树突状细胞的激活、同型靶向和免疫逃逸
228



细胞外囊泡
外泌体、微囊泡或ectosomes和凋亡小体
增强的药物渗透性、稳定性、溶解度、寿命和细胞摄取
229



基于核酸的纳米结构
DNA、RNA和适配体
智能货物装载和释放、靶向递送和组合疗法
230



基于蛋白质的仿生纳米载体
白蛋白、铁蛋白、脂蛋白和肽
高货物容量、可生物降解和易于表面修饰
231



无机纳米颗粒
基于碳的
石墨烯和氧化石墨烯、碳纳米点、氧化碳纳米颗粒、碳纳米管和纳米钻石
高药物装载、生物相容性、低毒性、多功能性和可控释放
232和233



金属/金属氧化物纳米颗粒
金纳米颗粒、银纳米颗粒、铂纳米颗粒、氧化锌、氧化铋/锰和氧化钇
产生ROS、治疗诊断应用、高药物装载和低毒性
234–237



超顺磁性纳米颗粒
磁铁矿（Fe3O4）
磁热治疗和MRI
238



量子点
多种金属和非金属基
靶向系统、细胞毒性活性和诊断
239



混合纳米颗粒
两种或更多纳米颗粒系统的组合
出色的诊断、治疗、药物装载和靶向能力
240



5. 纳米载体的临床和转化应用视角

尽管数量不多，但已有少量纳米颗粒制剂进入了乳腺癌的临床测试，其中一些已在TNBC队列中进行了评估。已建立的纳米药物，如聚乙二醇化脂质体DOX和白蛋白结合的PTX（nab-PTX），已在乳腺癌临床中使用，并在TNBC（三阴性乳腺癌）环境中进行了试验，而靶向脂质体构建物（例如阳离子脂质体PTX EndoTag-1）和聚乙二醇化脂质体组合仍在TNBC试验中进行评估（ClinicalTrials.gov标识符：NCT00448305和NCT02315196；正在进行的辅助试验也已注册）。这些研究表明，纳米载体可以提高耐受性并实现新的联合治疗方案（例如化疗-免疫疗法），但在许多情况下，与标准方案相比，在长期结果上的明显优势仍然有限。

5.1. 关键的转化挑战

将针对TNBC的纳米载体从实验室转化为临床应用涉及几个相互关联的障碍，如纳米载体制备、高成本、放大生产和可重复性等重大难题。特别是对于复杂的混合或仿生涂层，实验室规模的合成在GMP（良好生产规范）条件下难以重现，这影响了批次间的一致性，并导致药代动力学和治疗效果的变化。安全性和免疫原性问题也仍然严重，因为静脉注射的纳米药物可以激活补体系统，引发与补体激活相关的伪过敏反应（CARPA）、输注反应或不可预测的免疫反应，使临床剂量调整和监测变得复杂。此外，TNBC的生物学特性异质性以及缺乏强有力的预测生物标志物来指示纳米颗粒（NP）的积累或治疗反应，导致临床试验中患者选择不佳，从而降低了不同队列中的可测量治疗效益。

纳米药物在全球市场的份额约为1500亿美元，增长率达到26.7%。然而，进入临床应用仍受到多种因素的限制，如细胞相容性、体内稳定性、不利的给药途径（因为大多数纳米药物是通过注射途径引入的）以及尤其是靶向纳米载体的选择性程度。此外，大多数纳米药物的制备是一个多步骤的过程，因此在大规模生产中，可重复性、高成本和时间消耗成为主要负担。监管和临床路径的不确定性进一步延缓了转化进程，因为针对复杂纳米药物的指导方针仍在发展中，并且不同监管机构之间存在差异，增加了临床转化的成本和时间不确定性。

5.2. 提升临床转化的策略

最近的临床和临床前研究突出了几种可能加速纳米载体在TNBC中转化的策略。正在探索仿生和免疫兼容的涂层，如细胞膜或外泌体覆盖层，以改善免疫逃逸、减少调理作用并延长系统循环时间。另一个有前景的方向是简化和模块化纳米载体设计，以便单一的可扩展制造平台可以输送不同的治疗载荷，从而提高可重复性，减少监管复杂性，同时保持个性化治疗的灵活性。早期整合伴随诊断和患者选择生物标志物可能进一步强化转化。基于成像的NP容纳预测因子或分子生物标志物，如PD-L1或EMT特征，可以帮助识别响应性TNBC亚群并改善试验结果。组合策略也正在获得动力，纳米载体越来越多地被设计为同时输送化疗药物和免疫调节剂或靶向治疗，利用协同作用来支持TNBC中的改善临床反应。

5.3. 纳米载体在临床转化中失败的原因

许多纳米载体在临床开发之前或期间由于生物学、技术和监管限制的综合作用而失败。一个主要因素是临床前模型的预测能力不足，例如啮齿动物异种移植模型往往高估了NP肿瘤的摄取和治疗效果，与人类肿瘤相比，导致临床结果无法再现强大的临床前活性。药代动力学和生物分布的差异也导致了失败，因为人体血浆蛋白的冠状形成和可变的肿瘤灌注可以以动物中未观察到的方式改变NP的行为。免疫学问题，特别是补体激活和CARPA样反应，有时迫使剂量减少或影响试验的连续性，同时也可能干扰抗肿瘤效果。制造和质量控制障碍仍然显著；包括仿生表面在内的复杂多组分结构在GMP下难以标准化，这增加了监管风险和生产成本。最后，尽管成本上升，但许多纳米载体系统未能展示出明显的临床优势，如改善生存率或显著降低毒性，这对于获得监管批准和临床采用至关重要。

6. 挑战

纳米技术已经取得了显著进展，但很少有纳米颗粒（NPs）能够进入临床试验，通常停留在体内和体外阶段。纳米颗粒在临床转化中的挑战大致可以分为生物学、技术性和研究设计相关的问题。纳米颗粒面临给药途径、生物分布、跨越生物屏障、降解和毒性等方面的困难。静脉注射是常见的方法，但纳米颗粒会迅速从血液中清除，需要高药物浓度，这可能无法产生期望的效果。受3D磁场控制的磁性纳米颗粒显示出潜力，但它们对人体的影响需要更多研究。尽管纳米颗粒由生物安全材料制成，但由于表面积、粒径和溶解度等因素，它们可能导致肺部、肝脏和肾脏损伤。它们可能在肺部积累，引起炎症和细胞毒性，并产生有害的自由基。使用生物相容材料如壳聚糖和近红外响应物质可能缓解这些问题。避免单核吞噬系统（MPS）是另一个挑战。在生物流体中，纳米颗粒会形成蛋白质冠状（PC），促使MPS的摄取。给纳米颗粒涂覆以防止PC形成取得了有限的成功。将巨噬细胞作为药物载体或使用阻止巨噬细胞招募、耗尽TAMs和阻断CD47-SIRPα途径等策略是潜在的解决方案。扩大NP合成规模并确保一致的优化和性能对于临床成功至关重要。大多数用于研究的纳米颗粒都是小批量生产的，这使得大规模生产变得困难。领先的临床候选药物往往缺乏系统的优化。测试多种纳米制剂并迭代选择最佳方案会有所帮助，但这些候选药物不应直接进入人体试验。由于在人体试验中难以复制体内数据，预测NP的疗效和性能是一项艰巨的任务。将计算建模与实验结果相结合，例如使用器官芯片，可以改善预测。研究规模、目的和NP疗法的时间安排会影响临床结果。许多研究使用动物和细胞模型，这些模型可能无法转化为涉及人类的试验。单一模型难以复制人类反应。关于癌症转移模型的研究至关重要，因为转移是癌症的一个关键特性。临床研究对于个性化医学是必要的，需要考虑遗传、病史和环境因素。纳米颗粒很少是一线治疗手段。当疾病进展被发现时，通常会使用已批准的纳米制剂，这些患者通常已经接受过多次治疗或具有药物耐药性，这导致临床试验结果偏斜，并降低了NP治疗的感知效果。尽管存在这些挑战，纳米技术的进步和研究设计的改进仍然为更有效的癌症治疗带来了希望。鉴于这些转化挑战，评估不同纳米载体设计在治疗结果和安全性方面的表现至关重要。表5总结了这些比较见解，重点关注多功能仿生和下一代TNBC纳米载体。表5

纳米载体在TNBC中的性能概述：疗效提升和减少脱靶毒性

纳米载体类型
改善的结果
毒性/副作用的减轻
参考文献 FZD7靶向PLGA纳米颗粒
增加了TNBC的细胞毒性
改善了治疗窗口
260

下调Wnt/β-连环蛋白信号并增强了细胞杀伤
DOX-Fe/RSL3共载脂质体
协同抗癌效果
由于DOX–Fe复合物的作用，降低了DOX的毒性
261

C肽偶联的固体脂质纳米颗粒（SLNs）
装载有整合素（α-vβ-3）结合C肽的SLNs显示出比未靶向的（IC50约3.4 μg ml?1）或游离药物（IC50约1.2 μg ml?1）更高的4T1细胞杀伤率（IC50约1.2 μg ml?1）
即使在高药物剂量下也保护了正常组织
262

体内显示约82%的肿瘤体积减少和肺转移的消除
PAMAM树状大分子-喜树碱（PD-Campto）偶联物
PD-Campto显示出比游离药物更高的TNBC细胞摄取率和更强的细胞毒性
提高了喜树碱的水溶性并提供了持续释放
263

减少脱靶暴露
磁性氧化铁介孔纳米颗粒（装载DOX的HFON）
中空介孔氧化铁DOX纳米颗粒（带有外部磁铁靶向）在MDA-MB-231细胞中诱导了高ROS和铁死亡
外部磁铁促进了药物-NP的肿瘤选择性递送，确保正常组织不受伤害
264

聚（谷氨酸）交联DOX纳米凝胶
展示了抗转移效果，强烈抑制了肺结节并几乎完全抑制了淋巴结转移
没有显示出明显的额外毒性。通过将DOX引导至转移部位，提高了安全性边际
265

7. 结论

通过直接将化疗药物递送到肿瘤并减少全身毒性和不良反应，纳米载体已成为靶向癌症治疗的有希望的策略。它们的主要优势之一是能够使用主动和被动技术来靶向癌细胞。纳米载体可以通过被动靶向在肿瘤组织中聚集，这利用了肿瘤血管的增透性和保留效应。为了实现精确的药物给药，主动靶向需要用配体或抗体功能化纳米载体的表面，这些配体或抗体可以附着在癌细胞上过度表达的受体上。纳米载体的适应性使得它们能够共同递送多种治疗药物和诊断工具，从而实现癌症治疗的全面方法，这可能包括免疫疗法、基因疗法、化疗和实时成像。由于癌症的复杂性，这种多功能性对于提供个性化和适应性治疗至关重要。预计纳米载体设计的创新将优先考虑仅在肿瘤特异性信号下释放药物的刺激响应系统、改善免疫兼容性的仿生涂层以及允许快速定制以适应不同癌症亚型的模块化架构。工程化纳米载体，提高肿瘤内渗透性、实时跟踪能力和可预测的药代动力学，对于实现一致的临床结果至关重要。在转化方面，可扩展制造的进步、标准化的质量控制框架和早期整合监管考虑将加速从实验室开发到临床使用的进程。将纳米载体与患者特定的分子分析和人工智能驱动的优化相结合，也代表了设计个性化、适应性强且更有效的癌症疗法的日益增长的机会。总之，即使纳米载体是一种突破性的癌症治疗方法，它们在临床肿瘤学中的全部潜力仍取决于通过持续的研究和开发来解决现有问题。通过弥合临床转化的差距、建立结构化的监管网络和更好地理解癌症微环境，可以实现更专门化和改进的纳米药物治疗效果。

作者贡献

Qazi Saifullah：概念化、撰写——原始草稿。Sajid Mondal：撰写——原始草稿。Amartya Nandi：撰写——原始草稿。Yeduvaka Madhuri：撰写——原始草稿。Suvadra Das：概念化、撰写——审阅与编辑。Partha Roy：概念化、监督、撰写——审阅与编辑。利益冲突

作者确认没有利益冲突。数据可用性

本工作未包含任何原始研究结果、软件或代码，也没有生成或分析任何新数据。参考文献