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智能药物:纳米技术与结核病疗法

南非正在使用纳米技术改善现有的结核病药物。Munyaradzi Makoni询问了纳米药物是否能被人们负担得起,或者是否安全。

在发展中国家治疗结核病是一个问题。患者奋力坚持每天服用结核病药物达数月时间——特别是当他们必须走很远的路去护士那里确保他们服药的时候。这种情况以及副作用意味着许多人在完成疗程之前就放弃了。

缺乏依从度意味着有50年历史的药物体制正在失败,因为耐多药菌株正在出现。它们很快被新抗生素替代的可能性不大。

但是紧盯结核病患者的日子可能很快就要结束了。南非的科学家正在研究用一种新的伪装提供具有半个世纪历史的疗法的方法——把这些药物纳入到纳米颗粒中,从而可以在患者的血液中缓慢释放,这增加了每天服药被每周服药一次取代的可能性。

纳米技术研究代价不菲,但是科学家希望用于昂贵的研发上的资金将会因为减少治疗成本和卫生方面的重大收益而物有所值.

而这些收益即将获得。根据世界卫生组织的数据,结核病是南非成年人死亡的主要原因之一,在2007年大约出现了46万新的结核病病例。南非在全世界22个结核病高负担国家中排在第5位。

老药重新包装

结核病的一线疗法由每天服用含有4种抗生素的药片组成。这四种抗生素分别是异烟肼、利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇。南非的科学与工业研究理事会(CSIR)的科学家已经把这些药物放入了肉眼不可见的纳米颗粒中。

CSIR聚合物技术中心的资深科学家Hulda Swai说由于这些纳米颗粒看上去如同外来物质,白细胞吞下了这些颗粒,并把它们有效地输送到全身,同时释放它们。Swai说:"这些纳米颗粒在小肠吸收的性能更好,从而能够改善生物利用度和血液循环吸收度。"

这些纳米颗粒的安全性和吸收正在感染结核病的小鼠身上进行测试,而这种纳米药物的有效性正在与传统疗法进行比较,从而确定每周服用一次的纳米药物是否与标准的每日服药方案一样有效。

来自南非CSIR的科学家已经把传统的结核病药物放进了纳米颗粒中

CSIR

预计将在2012年进行这种称为Rifanano的抗生素的人体试验。

可负担性最重要

但是这些试验并非影响许多发展中国家临床试验的多余问题。

 "人力和动物模型并不总是存在,而且即便在有这些的地方,纳米医药的专家技能也是稀缺的,"Swai告诉本网站说。

但是这种技术的潜在优势让继续研究它变得有价值。如果结核病疗法被减少到每周服药一次,总体成本——既包括药物也包括雇佣卫生保健人员的成本——可 能显著降低。"考虑到更低的剂量和更高的有效性带来的节省,定向给药疗法(只在到达人体需要的部位的时候才释放药物)可能真的更加便宜,"设在南非的非营 利研究组织Medicine in Need的首席科学官Bernard Fourie说。该组织致力于开发适合发展中国家的疗法和疫苗。

专门用于在肺部或其他感染组织中释放的纳米药物有潜力阻止癌细胞的生长,更好地防止感染并更有效地攻击和杀死病毒和细菌,而不会影响周围的健康细胞。

Fourie说,在未来的10年,药物、疫苗和其他专门打击患病细胞的药物的研发有望为卫生保健带来显著的收益。但是主要问题在于这些新技术是否也会造福穷人,诸如那些生活在撒哈拉以南非洲的人们,在那里,结核病、艾滋病和疟疾继续影响着许多人。

但是Fourie相信南非的制药业有能力采用纳米技术,而这类纳米药物的供应与获取不应该成为一个问题。

Swai对此表示同意,他说:"治疗成本只有一小部分才与药物本身有关。纳米药物被设计成使用具有成本效益的材料,它们很容易获取而且制造起来相对廉价。"

Swai还说,而且由于这种技术是在国内开发的,制造纳米药物的成本要低于购买进口的主流药物。

专门适合向肺部给药的纳米药物意味着它们可以攻击病毒而不会影响健康的细胞

Gary Hampton/ World Lung Foundation

不仅仅是结核病

CSIR的科研人员还在研究纳米颗粒包裹的抗逆转录病毒药物、抗疟疾药物以及二线结核病药物,这些药物用于一线药物不起作用的耐药病例。

例如,纳米微胶囊可能涉及到用纳米材料(包括脂质体,它可以通过穿透细胞膜从而释放药物,这让药物对患病细胞的作用更专一而有效)包裹抗疟药物氯喹。

CSIR正在与设在津巴布韦的非洲生物医学研究所、肯尼亚医学研究所以及其他洲的科研机构——包括巴西的巴西利亚大学和Rio Grande du Sul联邦大学、印度的Post Graduate Medical Research Institute and Life Care,以及阿根廷的布宜诺斯艾利斯大学——合作开展这项研究。

并非没有风险

许多科学家警告说,越来越多对纳米医药感兴趣的发展中国家需要意识到与纳米技术有关的 潜在风险。

南非罗兹大学的生物技术系主任Janice Limson说:"纳米材料的应用潜力非凡,但是科学家确实认为该领域的任何进展必须与理解其毒性的研究结合起来。"

材料在纳米尺度上具有新的性质。例如,金不会起反应,但是在纳米尺度上它就成为了反应的催化剂。

尽管就是这些性质让纳米技术变得如此有用,它们可能也有不可预见的副作用。在全球范围,科学刚刚开始理解纳米结构的毒性,而南非的一些研究组正在广泛研究这个问题。

加州大学洛杉矶分校纳米系统研究所的纳米医学部门首席科学家Andre Nel说,人们对于评估运输药物的"纳米携带者"是否具有不同且独立于所运输的药物的危险效应有很大的兴趣。

结核病的一线疗法由每天服用4种抗生素——异烟肼、利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇——组成

Andy Crump/ WHO/TDR

Nel毕业于Stellenbosch大学,他说关于纳米技术效应的仅有的动物研究把重点放在了工业纳米材料而非纳米药物使用的材料上。他还说同样的筛查方法将用于研究纳米药物的安全性。

尽管Nel不知道南非有任何具体的管理规定用于监测纳米药物的风险,他说大多数国家愿意制定纳米疗法的独立评估标准。但是尚未提出纳米疗法的具体风险因素。

他说:"全世界大多数机构把它们的评估建立在药物安全评估的传统方法上,在这些方法中,纳米材料被视为治疗物质的内在组成部分,因为不存在纳米药物带来的特别风险。"

但是这些障碍并不会阻止南非的研究组前进。这种新的结核病药物给药方法已经预订于2016年在政府诊所提供。

而Swai和她的研究组已经为未来做了打算。"我们希望对传统的活性成分进行纳米封装——那些被批准用于治疗非洲各地穷人其他疾病的成份,这些疾病包括昏睡病、蛔虫病、利什曼病、查格斯病以及河盲症,"她说。

Munyaradzi Makoni是南非开普敦的自由科学记者

该文章是卫生领域的纳米技术专题聚焦的一部分。