综述:微/纳米马达作为气体治疗平台

【字体: 时间:2025年06月10日 来源:Biomaterials 12.8

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了微/纳米马达(MNMs)在气体治疗(GT)中的突破性应用,通过将NO、H2 S、CO等治疗性气体与自主运动载体结合,解决了靶向递送和可控释放的核心挑战,为癌症、心血管疾病等提供了新型治疗策略。

  

Abstract
气体治疗(GT)通过外源性调控NO、H2
S、CO、O2
和H2
等气体分子实现疾病干预,但其临床应用受限于快速扩散和浓度控制难题。微/纳米马达(MNMs)凭借高效能量转换和自主运动能力,为GT提供了动态递送平台,显著提升了靶向性和控释精度。

Introduction
治疗性气体作为生物信使,可通过调控细胞分子靶点发挥抗肿瘤、抗氧化等作用,但其浓度窗口狭窄——低浓度促癌转移,高浓度引发毒性。传统静态纳米载体依赖被动扩散,而MNMs能主动穿越生物屏障,通过声、光、磁等驱动模式实现病灶富集,并响应刺激释放气体。例如,磁性MNMs可在磁场导航下穿透深层组织,而光驱动MNMs能实现时空精准控释。

Production and physiological functions of various gases
NO由一氧化氮合酶(NOS)合成,浓度低于nM时促进血管生成,而μM级具有细胞毒性;H2
S通过调节线粒体功能,在1-10 μM范围内发挥抗氧化作用;CO与血红蛋白结合能力是O2
的240倍,低剂量(<500 ppm)可抗炎,高剂量则导致缺氧。这些气体的双重作用凸显了MNMs控释的重要性。

MNMs for gas delivery and therapy
MNMs的设计核心在于气体前药(GRMs)整合与驱动协同。例如:

  • 化学驱动型MNMs利用H2
    O2
    催化分解产生O2
    气泡推进,同时释放CO抑制肿瘤;
  • 超声响应MNMs通过空化效应增强组织穿透,触发H2
    S释放改善缺血再灌注损伤;
  • 光热MNMs在近红外光下发生相变,同步释放NO和产生热疗效应。

Conclusions and perspectives
当前MNMs面临生物相容性、体内追踪等挑战,未来需开发智能响应材料和多模态成像技术。通过仿生设计和跨学科融合,MNMs有望成为下一代气体治疗的“纳米手术刀”,在时空维度实现精准医学。

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