1、纳米药物输送体系的关键技术及相关基础研究一、课题负责人基本信息冷希岗，中国医学科学院生物医学工程所研究员；联系电话：022-87891131或87891191，手机：13902123835；通讯地址：天津市南开区科研东路7号，邮编：300192；Email： 或 二、国内外研究现状和发展趋势药物纳米粒子(Nanoparticle)一般指由基质材料与药物复合形成的直径在几十到几百纳米的药物控制释放新剂型,它的超微小体积使其非常容易进入组织间隙,易被细胞吸收, 并可以安全地通过血循环系统进入靶器官。粒子的高分子基质可控制药物缓慢释放，在局部长期维持有效的药物浓度，不产生全身毒副作用。通过对材料的筛
2、选和修饰,可调控纳米粒子载体的物理化学和生物化学特性, 使其在特定的组织定位和吸收，因此纳米粒子非常适合作为药物和基因导向治疗的载体1,2，在肿瘤和心脑血管等疾病的防治以及穿越血脑屏障给药制剂的研制中具有重大的应用前景3,4。（一）纳米药物输送技术与冠状动脉狭窄治疗冠状动脉栓塞是危害人类健康的重大疾病之一，介入治疗(PTCA)和搭桥术是临床主要治疗手段，但术后血管再狭窄（RS）的发病率高达30-50%，严重限制了治疗的远期效果和广泛应用，是临床心血管病治疗中亟待解决的难题5 。虽然在细胞培养和动物模型中已经筛选出多种药物和基因能有效防治动脉栓塞和再狭窄，但至今尚无任何一种药物在临床上取得成功,
3、 其主要原因是全身用药无法在血管病变局部达到有效浓度。通过导管向冠状动脉血管局部灌注药物溶液也未取得预期的疗效，主要是由于作用时间很短，药物大部分被血流冲走，很少能被血管组织吸收。同时，由于药物在全身扩散，容易导致全身毒性和免疫反应。因此,迫切需要研究一种血管内导向定位的药物和基因载体，可以把药物和基因载运到血管内的病灶部位，并能穿透内皮细胞层进入血管组织及细胞内，在组织或细胞内长期驻留并稳定释放药物和基因。这类载体的研究成功,将为心血管疾病的治疗带来变革性的进步,开创攻克心血管疾病的新途径。纳米载体具有容易进入组织间隙，并可被细胞吸收特性。通过对载体分子的筛选和修饰调控物理化学和生物化学特性
4、，可使其在特定的组织定位。但是纳米粒子本身作为血管内输送载体的关键技术是如何使灌注到血管中的纳米粒子不被血流冲走。用冠状动脉血管支架携带药物和基因有其独特的优越性，它可以在介入治疗放置支架的同时，将药物和基因运载到心血管内的病灶部位，借助支架与血管内膜之间的紧密接触，达到局部定位输送，通过与血管壁持续作用而抑制血管内膜的过度增殖，降低再狭窄的发生，全球已有两家公司生产的药物涂层支架（强生公司的雷帕霉素涂层支架和波士顿科技公司的紫杉醇涂层支架）得到 FDA 的认证，早期的临床应用有抑制介入术后再狭窄的效果6-10。但临床观察期到目前仅仅2年左右，它在更长时间中的有效性，对复杂病变、再狭窄病变、复
5、杂的临床情况等的适应性等等均有待观察。这些药物支架主要采用涂层和吸附的方法携带药物，我国在临床应用中发现随着植入时间延长，发生局部血管壁变薄，有继发再狭窄等问题，北京阜外心血管病医院的专家认为是早期药物释放过量（过度抑制内皮生长） ，而后期药物不足（失去药效）所致。基因治疗在遗传性疾病和获得性疾病的治疗中极具前景。心血管病的靶向基因治疗通过增加局部有效浓度，减少基因载体对非靶部位的损伤，可以获得更好的治疗效果。动物研究证明支架携带基因能够作为基因传递系统提供治疗基因，阻止支架内再狭窄和潜在的血管疾病11。使用支架作为基因传递平台虽然存在技术上（如基因在金属界面的固定化，用于固定化的有限表面以及
6、可控缓释等）和生物学上（如炎症反应，凝血，损伤内皮的增生等）的挑战。但是由于载体固定化具有显著的治疗优势，携带基因的支架在过去的十年中仍然得到了广泛关注。目前聚合物基因支架在动物实验中只进行了初步的可行性研究，聚合物的毒副作用，限制了聚合物基因支架的进一步发展。通过吸附方法将基因负载到血管支架上存在基因与支架结合不牢固而易被血流冲走，是目前研究中的另一个难题。2006年1月美国 PNAS 杂志报道了费城大学Levy 研究小组用聚乙烯亚胺双磷酸酯在金属支架表面形成亚胺双磷酸酯单分子层，结合反义腺病毒抗体再偶联病毒基因，植入实验兔体内，显示有效地抑制了血管增殖12。本课题组从九十初开始与 Levy
7、 教授合作，开展心血管内药物靶向治疗的研究，近年来我们用化学和免疫双重结合方式在胶原涂层的血管支架上偶联抗 DNA 抗体携带质粒基因，在动物模型实验中也证明了治疗再狭窄的可行性13,14，在该领域与我们的国际合作者同处于领先地位。目前存在的主要问题是胶原涂层很容易被洗脱掉，联接的基因也随之被洗脱。因此下一步关键是寻找更稳定和有效的在金属界面上固定化基因和药物的新途径。（二）纳米药物输送与穿越血脑屏障靶向给药脑疾患（包括脑瘤、帕金森氏病、老年性痴呆、脑瘫、病毒性脑病及精神病等）已经成为全世界面临的重大医学问题。为此，世界许多医药大公司致力于开发中枢神经系统疾病药物。很多药物，特别是基因工程药物在
8、体外实验中表现出十分优秀的治疗效果，但其中98%的药物难以达到临床应用，其核心问题就是这些药物难以通过血脑屏障（Brain-blood barrier, BBB）15。这一问题的解决主要依赖于能够安全高效促进药物穿越血脑屏障的药物载体的研制。BBB 是介于血液与脑、脊髓之间的有选择透过性的三层动态界面，内层为毛细血管内皮细胞的致密层，中间为基膜和周细胞，外层为星形胶质细胞和细胞外基质。它为脑组织提供了相对稳定的内环境，保障脑的正常功能。但是由于 BBB 和高效外排泵 (efflux pump)的存在 16，可以到达脑内的药量甚少。为了克服 BBB，临床通常采用鞘内或脑室穿刺直接给药来绕过 BB
9、B，但该法技术要求高，又易感染； 还有通过造成血液高渗使脑毛细血管内皮细胞间隙瞬时开放，屏障消失, 但该法可能使一些有毒有害物质在瞬时开放期间进入脑内,损害中枢神经系统功能，只有在非常特殊的情况下才会冒险采用该治疗手段。其他正在研究中的包括：(1) 将药物接上特定基团，使其易透过 BBB，但该方法需要复杂的化学修饰,局限性很大17-19；(2) 以免疫脂质体为载体,使脂质体表面的单克隆抗体与 BBB 上相应的受体发生特异性结合，启动受体介导的胞吞转运，从而使药物透过 BBB，该方法则因脂质体稳定性较差而进展缓慢；(3)使用聚合物纳米颗粒作为载体将药物送入脑内。该方法不需要对药物分子进行化学修饰
10、, 合成工艺简单、易于工业化，且纳米粒子具有组织穿透和胞吞作用。纳米粒子作为分子聚集体，与单分子相比，粒径较大，较难通过扩散作用透过血脑屏障, 但可以通过细胞内吞而使药物分子进入脑细胞内，尤其是当纳米粒子表面通过单克隆抗体或其它分子作为靶向引导时，效果更为显著。在纳米粒子表面包封或通过化学方法键合上亲水性表面活性剂，可减少其与网状内皮细胞膜的亲和性，克服纳米粒子易被肝、脾中的网状内皮巨噬细胞所吞噬的缺陷, 进而提高其对脑组织的亲和性和靶向性。因此纳米粒子可能是治疗脑部中枢神经系统疾病的最佳载体20-23。Borchard 等人的研究显示，经吐温80修饰的纳米粒子对多种药物（包括多肽和基因）穿越
11、血脑屏障起到了明显的促进作用24-28。还可通过生物修饰（特异抗体或配体） ，将纳米粒子定向导入靶器官和靶细胞，磁性与纳米载体复合可在外磁场作用下使其定位，有效提高治疗的特异性，降低药物的毒副作用。本课题组几位科技骨干近年来一直紧密合作，进行基因和药物靶向控释纳米载体系统的研究，在血管再狭窄的纳米药物/ 基因输送以及穿越血脑屏障纳米药物输送体系方面做了大量的前期研究工作。通过抗体将DNA 连接到血管支架表面并复合适量多价阳离子脂质体，在细胞转染实验和动物血管植入实验中都取得了明显的效果13,14，并申报了国家发明专利“带有抗 DNA IgM-DNA 复合物的植入装置及制备方法”和“携带质粒 D
12、NA 纳米粒的植入装置及制备方法” （2004100072318.7已授权， 200510133691.3已公开） 。已制备出超顺磁阳性纳米载体，并已获得中国发明专利（031302696） 。 特别值得强调的是，2003年本课题组制备出一系列载基因和化疗药物的纳米载体系统，并在一系列体外抗癌试验中验证出其功效分别优于单载基因组和单载化疗药物组。目前国内外尚无此相关报道，该成果也已申请中国发明专利（200410018763.5） 。此次提出的研究，是在前期工作基础上，进一步重点解决纳米药物输送中的两个关键问题：一是定位释放问题，二是靶向释放问题。选择了严重影响人类健康并且通过纳米药物输送系统能够
13、明显改善疗效的两大类疾病（心血管和脑系疾病）为研究对象，争取在相关关键技术和作用机制方面取得突破，为纳米药物输送体系真正成为临床治疗有效手段提供科学依据和技术支撑。参考文献1 CX Song, V Labhasetwar, R.J. Shebuski, R. J. Levy: Formulation and Characterization of Biodegradable Nanoparticles for Intravascular Local drug Delivery. Journal of Controlled Release 1997; 43：197-212.2 V. Labhas
14、etwar, C.X.Song, R.J.Levy: Nanoparticle and Microparticle Drug Delivery Systems for Restenosis；Advanced Drug Delivery Reviews, 1997; 24(1)：87-96.3 杨菁，宋存先，郎晓讴 .p27kip1基因纳米粒子抑制鼠移植静脉内膜增殖的实验研究.生物化学与生物物理进展2005，32（12）：1192-8.4 李大勇，张强，车艳，杨菁，宋存先，吕延伟：微粒子载体携带反义 MCP-1基因的转染抑制腹主动脉生长的实验研究。中华老年医学杂志2004，23 （5）:P332
15、-5.5 Popma JJ, Califf RM and Topol EJ. Clinical trials of restenosis after angioplasty. Circulation 1991; 84:1426-1436.6 Van der Giessen WJ, Peter AH,Heleen MM, Serruys PW. Prevention of (sub)acute thromboisis using heparin- coated stentsJ. Circulation, 1 994; 90 (4): 5967 Young Keun Abn, MD,Myung H
16、o Jeong, et al. Preventive effects of the heparin-coated stent on restenosis in the porcine modelJ. Catheterization and cardiovascular Interventions 1999; 48:324.8 Bonnie L. Hiatt, MD,Andrew J. et al.The drug-eluting stent:is it the Holy Grail.J Rev Cardiovasc Med 2001; 2(4):190-6.9 Alaide Chieffo,
17、Antonio Colombo. Polymer-Based Paclitaxel-Eluting Coronary Stents. Herz 2004; 29: 1475110 Stone GW, Ellis SG, Cox DA, et al. A Polymer-based, paclitaxel-eluting stent in patients with coronary artery diseaseJ. N Engl J Med 2004,;350:221-31.11 SJ Stachelek, CX Song, I Alferiev, S Defelic, XM Cui, JM
18、Connolly, RW Bianco and RJ Levy: Localized Gene Delivery Using Antibody Tethered Adenovirus from Polyurethane Heart Valve Cusps and Intra-aortic Implants. Gene Therapy 2004; 11:15-2412 Ilia Fishbein, Ivan S. Alferiev, Origene Nyanguile, Richard Gaster, John M. Vohs, Gordon S. Wong, Howard Felderman,
19、 I-Wei Chen, Hoon Choi, Robert L. Wilensky, and Robert J. Levy. Bisphosphonate-mediated gene vector deliveryfrom the metal surfaces of stents. Medical Sciences 2006;103(1):159-164.13 刘兰霞 #，冷希岗#，岳井银，宋丽萍，王海，宋存先*.胶原涂层上化学偶联抗 DNA 抗体,中国医学科学院学报 2005，27(6): 718-722.14 宋存先 #*，金旭#，Levy Robert, KLUGHERZ BD, DE
20、FELICE S. 冠状动脉支架通过固定化抗体携带基因的研究. 光子学报2005,34(Z3): 120-123.15 Ikumi tamai, Akira Tsuji; Transporter-mediated permeation of drugs across the blood-brain barrier; J of Pharm Sci 2000; Vol.89:1371-1388.16 Chen WS, Luker KE, Dahlheimer JL, Pica CM, Luker GD, Piwnica-Worms D. Effects of MDR1 and MDR3 P-gly
21、coproteins, MRP1, and BCRP/MXR/ABCP on the transport of (99m) Tc-tetrofosmin. Biochem Pharmacol. 2000; 60(3):413-2.17 Bodor N ,Brewster ME. Chemical delivery system A . Juliano R. Handbook of Experimental Pharmacology, Targeted Drug DeliveryM. Vol. 100, Berlin/ Idelberg :Springer Verlag ,1991.18 Yos
22、hikawa T , Sakaeda T , Sugawara T , et al . A novel chemical delivery system for brain targeting A dv Drug Deliv Rev ,1999, 36, 55 - 275.19 Shin SU ,Friden P ,Moran M , et al . Transferrin antibody fusion protein are effective in brain targeting J . Proc Natl Acad Sci USA, 1995, 92, 2820 - 2824.20La
23、mbert G, Fattal E , Couvreur P. Nanoparticlate systems for the delivery of antisense oligonucleotidesJ . Adv Drug Deliv Rev 2001; 47(1): 99-112.21 Kabanov AV, Batrakova EV. New technologies for drug delivery across the blood brain barrier. Curr Pharm Des.2004;10(12):1355-63.22 Aliautdin RN, Kreuter
24、J, Kharkevich DA. Drug delivery to the brain with nanoparticles, Eksp Klin Farmakol. 2003;66(2):65-8. Kreuter J . Nanoparticulate systems for brain delivery of drugs J .Adv Drug Deliv Rev , 2001; 47 (1): 65-81.23 Borchard G, Audus KL, Shi F, et al. Uptake of surfactant coated poly(methylmethacrylate
25、) nanoparticles by bovine brain microvessel endothelial cell monolayersJ . Int J Pharm , 1994, 110 (1): 29-35.24 Kreuter J, Petroy V E, Kharkevich DA , et al. Influence of the type of surfactant on the analgesic effects induced by the peptide dalarin after its delivery across the blood brain barrier
26、 using surfactant coated nanoparticles J . J Controlled Release 1997; 49 (1): 81-87.25 Gulyaev A E, Gelperina SE, Skidan IN , et al. Significant transport of doxorubicin into the brain with polysorbate 80 coated nanoparticles J. Pharm Res,1999, 16 (10): 1564-1569.26 A lyautdin R, Gothier D, Petrov V
27、 , et al. Analgesic activity of the hexapeptide dalargin adsorbed on the surface of polysorbate 80 coated poly (butyl cyanoacrylate) nanoparticlesJ . Eur J PharmBiopharm 1995; 41 (1): 44-48.27 Ramge P, Unger RE, Oltrogge JB, et al. Polysorbate 80 coating enhances up take of polybutylcyanoacrylate (P
28、BCA ) nanoparticles by human andbovine primary brain capillary endothelial cells J . Eur J Neuro Sci, 2000;12 (6): 1931-1940.28 Schlachetzki F, Zhang Y, Boado RJ, Pardridge WM. Gene therapy of the brain: the trans-vascular approach. Neurology 2004 ; 62(8):1275-81三、 拟解决的关键科学问题和主要研究内容拟解决的关键科学问题：研究和解决脑
29、疾病药物的跨血脑屏障和心血管药物的靶向定位输送的关键技术壁垒，提供新的理论支持和技术手段，从根本上改变目前心脑疾病药物治疗基本无效的现状。主要研究内容：1. 研究不锈钢冠状动脉血管支架上负载纳米药物和基因载体的关键技术。2. 建立金属表面上偶联生物大分子的评价模型，研究定量检测结合与解离常数的手段，为方案设计和优化提供科学依据和技术支持。3. 建立动物体内冠状动脉再狭窄模型，评价负载药物和基因的血管支架体内作用机制和影响因素，为进一步优化工艺技术和材料结构提供依据。4. 采用仿生学原理和超分子设计方法，合成用于跨血脑屏障纳米药物输送的安全高效载体材料。5. 建立血脑屏障的体内外模型，研究纳米药
30、物载体穿越血脑屏障的机理和影响因素，为最终实现药物跨血脑屏障高效输送提供理论依据和实验基础。四、 课题目标、五年预期目标总体目标: 以国际前沿水平为起点，以解决危害人类生命的重大疾病的治疗难题为目标，针对心血管疾病和中枢神经系统疾病治疗中面临的药物和基因靶向定位输送的关键技术及相关基础问题进行创新性研究，为其在相关疾病临床治疗中的应用提供科学依据和技术支撑，获得具有自主知识产权的突破性进展。5年目标: 1. 解决不锈钢冠状动脉血管支架上负载药物或基因的结合稳定性和可控释放的技术难题，通过动物实验证明其在临床使用的可行性；提供一种标准化和具有普适性的支架上纳米载体解离释放的定量评价方法；2. 形
31、成一种比较通用的跨血脑屏障纳米药物输送载体，完成一种中枢神经系统疾病治疗的动物实验研究；获得具有自主知识产权的透血脑屏障药物运载体系 2-3种；3. 发表50 篇以上学术论文，总SCI 影响因子不低于60；4、申请发明专利6-8项；5、培养博士后8-10名，硕士和博士研究生20名。五、 课题研究方案血管支架负载药物与基因的研究学术思想：用血管支架携带药物和基因是最具有前景的血管内靶向定位药物输送途径，因为与放置支架的病灶部位血管内膜之间的紧密接触，随着缓慢释放使药物和基因被血管组织吸收，达到长期的治疗作用。支架运载的一个关键问题是实现金属与生物活性物质的结合稳定性、结合后生物活性物质活性保持良
32、好、负载容量适宜以及生物活性物质的可控释放。目前采用浸泡方式将药物或基因吸附在支架上，非常容易被过早洗脱掉，携带到冠状动脉病变部位的量很少，达不到治疗所需的剂量，国际上仅有的两种商品化的药物支架，在临床应用中出现局部血管壁变薄，继发再狭窄等问题，专家认为是早期药物释放过量（过度抑制内皮生长） ，而后期药物不足（失去药效）所致。本课题拟将装载药物和基因的纳米粒子或纳米胶束通过化学键方式结合到冠状动脉血管支架上，利用支架与血管壁的长期和紧密接触，使纳米粒子缓慢脱离支架，同时借助于纳米粒子的组织穿透性和药物控释性能，使其穿透内膜并驻留在血管局部组织中长期缓慢释放药物和基因。该设想将纳米控释技术与支架
33、介入治疗两种方法的优越性结合起来，同时克服各自的不足。另一个关键问题是目前对载药支架的体内行为缺乏评价手段。基于以上的分析， 我们拟在以下三方面进行突破：1. 通过化学键结合方式将携带药物和基因的纳米载体结合在不锈钢冠状动脉血管支架上，达到稳定结合；并对各种键的结合和解离能量以及其他环境因素的作用进行研究，达到可控解离和稳定释放；2. 采用等离子共振检测与高效液相色谱联用的方法，建立动态实时监测纳米载体的结合与解离、释放的定量体外仿真评价方法，使载体的研究工作标准化；3. 以基因治疗为突破点，通过化学偶联和免疫方法将新型抗 DNA 抗体-质粒 DNA-阳离子脂质体三元复合纳米载体组装在血管支架
34、上，构建血管内局部定位投递和高效转染的非病毒型基因运载体系，验证该设计思路和实施方案的可行性和有效性。将纳米控释技术与介入治疗技术相结合用于心血管内局部导向给药的设想是一个全新的尝试，上述三方面内容在理论上和技术路线、实施方法上均属于原创性研究，具有重要的学术意义和切实的应用前景，研究成果有明显的临床可实施性。跨血脑屏障靶向纳米控释体系的研究学术思想：纳米粒子作为分子聚集体，可通过细胞内吞使所载药物分子进入脑细胞内，TATp 多肽具有很强的膜透过性，但不具有特异性，本研究将从分子设计入手，合成和筛选能够特异穿越血脑屏障的新型化合物，与药物或基因进行分子组装，以及细胞表面受体的特定抗体进行分子修
35、饰，制备具有高效穿越血脑屏障并靶向定位的复合纳米控释系统，达到有效治疗脑部中枢神经系统疾病。期望在下面几个方面有所突破：1. 利用目前已知的透过血脑屏障的天然生物活性物质作为先导物，进行多通量检测体系模型的构建，通过分子设计，利用组合化学和平行试验的方法，采用不同化学修饰（芳香化合物， 脂肪化合物等） ，依照分子构象、结构和极性等分类构建化合物数据库。2. 通过 BBB 体外模型对化合物筛选，并选择其中部分化合物与实体动物模型进行验证比较，将能够通透BBB 的化合物进行进一步归类， 同时将其 BBB 通透性与其物化性质进行关联，解释其透 BBB 行为的理论特性，提炼和构筑理论模型， 为透 BB
36、B 药物载体化合物设计提供理论基础。3. 通过对材料进行相应修饰，制备复合功能性纳米载体，使其能够高效穿越血脑屏障到达特定细胞，并进行体内验证。本课题从以分子设计入手，采用仿生学原理，合成和筛选有助于穿越血脑屏障的新型载体材料，并通过磁性和特定抗体修饰，使其能够高效穿越血脑屏障并到达特定细胞，具有明显的创新性。研究成果对跨血脑屏障药物输送体系的研究具有重要的指导作用，同时也具有现实的临床实用性。八、 现有工作基础和条件1) 主要承担单位已具备的相关研究工作基础中国医学科学院生物医学工程研究所是直属科技部的国家社会公益类非赢利性研究机构，具有生物医学工程专业硕士、博士培养点和博士后流动站，是天津
37、市生物医学材料重点实验室的依托单位，在药物控制释放研究领域处于国内领先地位。5年来独立承担了生物材料领域3项国家“863“项目、1 项国家“十五“攻关项目、1项国家“973“子课题、1项中央院所社会公益专项基金、3 项国家自然科学基金及20 余省部级研究课题，2005年获天津市生物医学材料技术创新平台资金（50 万）支持、获中央院所公益专项研究基金（80万）开展纳米科技生物安全性的研究，获国家自然基金1项和教育部新世纪优秀人才支持计划（ 50万）从事纳米载氧体系的研究。本课题组从九十初开始与美国 Michigen 大学 Levy 教授合作，开展了心血管内药物靶向治疗的研究，承担了国家自然科学基
38、金项目 “心血管内导向定位药物控释纳米粒子的研究”、 “组织因子途径抑制因子基因纳米粒子的研制”、 “新型心血管内靶向定位基因载运体系 ”天津市应用基础重点“ 携带基因的血管支架及用于再狭窄基因治疗的研究”、教育部博士学科点专项基金“ 用于心血管再狭窄基因治疗的新型靶向基因运载体系” 。 “介入性血管内药物和基因的靶向投递和控释体系”的研究2004年获得天津市自然科学奖。在国际上首次提出了纳米粒子为载体介入性血管内靶向给药的设想，阐明了纳米粒子被血管吸收的机理；证明介入性运载的纳米粒子能穿透受损伤的内膜进入血管组织中层，在组织中驻留并长期释放出所携带的药物；在国内外三个心血管研究中心的动物模型
39、试验中证明了该体系抑制血管损伤后再狭窄的有效性。建立了半体外和体内纳米粒子血管吸收率实验模型，发现粒子表面正电性有利于血管吸收的规律，筛选出最佳表面修饰方案，提高了纳米粒子血管吸收率。发现了不同介入运载方式极大影响纳米粒子在血管内靶向定位，进而用化学和免疫双重结合方式在胶原涂层的血管支架上偶联病毒抗体携带基因，并用动物模型实验证明了其用于治疗再狭窄的可行性，在该领域与我们的国际合作者同处于领先地位，先后在国内外重要学术刊物发表论文80多篇，其中 SCI 收入27篇，EI 收入16 篇，他人引用 353次，其中单篇最高被引用65次，SCI 影响因子累计114.319 。通过本项目的执行，将使我们
40、的研究处于国际同行的前列。含地塞米松药物的纳米粒子宋存先等: Journal of Controlled Release, 43, 1997：197-212（SCI 影响因子3.298，被引用59次）罗丹明标记的 DNA 三元纳米复合物胶束及基在细胞中的定位宋存先等:Human Gene Therapy 2003; 14:907-922（SCI 影响因子5.906 ）罗丹明标记的荧光纳米粒子在血管内的吸收宋存先等: Circulation, 1996, 94: 1441-1448（SCI 影响因子 11.163，被引用43次细胞培养中携带了 ad-GFP 的胶原涂层支架 猪体内携带了 ad-G
41、FP 的胶原涂层支架天津大学材料与工程科学学院纳米生物技术研究所成立于2002年，由材料、医学及各种交叉学科的研究人员组成。研究方向涉及药物和基因纳米载体合成、制备和靶向控制释放，纳米医学诊断试剂及纳米介入治疗的研究及产业化等方面。已完成国家重大基础研究（973 ）预研项目、国家自然科学基金、天津市重点攻关项目、应用基础研究重点项目和天津市自然科学基金等各种项目10余项，现承担国家自然科学基金和天津市各种基金项目8项，并拥有多项专利技术。近年来主持完成了973前期研究专项基金项目“TAT介导的新型激发式肿瘤细胞内靶向药物释放体系”（2001CCC01400） 。我们将 O-CMC 纳米磁性载体
42、粒子与 TAT 偶联，经鼠尾静脉注射后不同时间用 SPECT 扫描。结果显示在外加磁场作用下，TAT-O-CMC纳米磁性载体粒子能跨过血脑屏障在鼠脑内定位，该结果为复合功能纳米载体跨过血脑屏障的研究提供了重要的前期基础。具有复合靶向功能的 O-CMC 纳米载药粒子的电子透射显微镜（左图）及原子力显微镜（右图）表观形貌三维图像2)项目实施所具备的工作条件课题承担单位拥有生物医用材料合成室、靶向控释药物及基因微载体制备室、细胞实验室等研究室。同时拥有国内最先进的合成不同性质高分子纳米载体所必备的仪器和设备，包括用于纳米载体制备过程中分散的超声波细胞破碎仪，组织均化器和高速搅拌器，用于靶向纳米载体分
43、离的凝胶色谱，高速离心机，用于成品制备的医用冷冻干燥机，用于纳米载体材料表征的核磁共振、X-光电子能谱、超高分辨透射电子显微镜，光子相关光谱、红外光谱，Z 电位测定仪，磁力计和原子力显微镜、热分析仪、和气相凝胶色谱等。具有 WATERS Alliance 高压液相色谱仪和常压液相色谱仪、 LKB 恒温工作室、LKB 恒温水浴箱、Forma 恒温空气摇床、BECKMAN 超速低温离心机、HERAEUS 台式高速低温离心机和常温高速离心机、Leica 冰冻切片机、Forma 深低温冰箱、MJ Opticon-2 Real-time PCR 仪、Robinson 分子杂交箱、日本岛津紫外分光光度计、
44、UVI 凝胶成像分析仪、Olynpus 荧光相差倒置显微镜、DP70CCD、IPP5.1图象分析软件、GMP 百级净化实验室和细胞培养室， SPF-II 级裸鼠饲养室，流式细胞分析仪、Bio-Rad 激光共聚焦显微镜等。基本可满足本实验课题要求。九、 研究队伍1)研究队伍的规模和结构本课题组由4名研究员（教授）领衔，五年中主要参与人员含3-4名副研究员（副教授） 、6-8名博士后、5名左右助理研究员（讲师） ，另有10名博士生、10 名硕士生参与。2)主要学术带头人学术业绩1、宋存先，女，59岁，中国医学科学院生物医学工程所研究员、博士生导师、天津医用高分子材料授衔专家。享受政府特殊津贴。 从
45、事医用高分子材料和药物控释方面的研究工作30多年。先后主持国家八五、九五、十五攻关、863、国家自然基金等 20多项科研项目。荣获国家级、省部级科技进步奖6 项。先后四次赴美国和英国客座合作研究共9年多.承担过多项美国国立卫生研究院(NIH),Upghon, NeoRx 等研究项目,并获密西根大学技术转让奖和日本 Nagai 杰出青年科学奖. 与国外同事合作获得了三项国际发明专利。先后在国内外重要学术刊物发表论文80多篇，其中 SCI 收入27篇，EI 收入16篇，他人引用353次，其中单篇最高被引用65次，SCI 影响因子累计114.319。2002年回国后主持了“863”项目1项，开展了
46、“心血管内导向定位药物控释纳米粒子的研究” 、 “新型心血管内靶向定位基因载运体系” 、 “携带基因的血管支架及用于再狭窄基因治疗的研究”等项目的研究，为本项目打下扎实的前期研究基础 。 “介入性血管内药物和基因的靶向投递和控释体系”的前期研究成果 2004年获得天津市自然科学奖。获得授权发明专利“带有抗 DNA IgM-DNA 复合物的植入装置及制备方法”（2004100072318.7）和公开发明专利“携带质粒DNA 纳米粒的植入装置及制备方法”（200510133691.3） ，发表的与本申请项目有关的论文：1. SJ Stachelek, CX Song, I Alferiev, S
47、Defelic, X Cui, JM Connolly, RW Bianco and RJ Levy: Localized Gene Delivery Using Antibody Tethered Adenovirus from Polyurethane Heart Valve Cusps and Intra-aortic Implants. Gene Therapy 2004; 11:15-24. (SCI 收入，影响因子5.293)2. B Klugherz*, CX Song*, Suzanne Defelice, Xiumin Cui, Zhibin Lu, Jeanne Conno
48、lly, John T. Hinson, Robert Levy: Gene Delivery to Pig Coronary Arteries from Stents Carrying Antibody-Tethered Adenovirus. Human Gene Therapy, 2002: 13(3): 443-454. (*共同第一作者) (SCI 收入，影响因子4.965)3. Cunxian Song, Bruce Klugherz, Suzanne Defelice, Robert levy: DNA Delivery in Pigs from a Collagen Coate
49、d Coronary Stent； Circulation 104(17), 2001：II-507. (SCI 收入，影响因子11.164)4. CX Song, B Klugherz, S Defelice, Kenneth Ryan, Robert Levy: Antobody Tethered Adenovirus for Stent-Based Vector Delivery in Pig Coronaries. Circulation，102（18） ，2000： II-566. (SCI 收入，影响因子11.164)5. Cunxian Song, Robert Levy,: Antibody-immobilized Adenovirus for Controlled Release Gene Delivery； Molecular Therapy，1（5） ，2000: S174. (SCI 收入，影响因子6.125)6. Cunxian Song, Vinod La
