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BIOI综述 | 靶向递送系统:生物材料在肺纤维化治疗中的突破性进展

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导读
开发更有效的肺纤维化治疗策略具有重要的临床意义

导读——
       肺纤维化是一种进行性的间质性肺病,以过度的细胞外基质沉积和组织瘢痕形成为特征,导致肺功能受损和呼吸衰竭。虽然吡非尼酮和尼达尼布等当前治疗方案可以延缓疾病进展,但它们无法完全阻止或逆转纤维化。因此,创新的治疗策略迫在眉睫。靶向药物递送系统(TDDS)正在成为一个有希望的解决方案。


主要内

随着人口老龄化的加剧,肺纤维化的发病率不断上升。研究表明,肺纤维化患者不仅面临呼吸功能障碍的困扰,还具有更高的肺癌发病风险。在一项大规模韩国人群研究中发现,普通人群中肺癌发病率为1.2%,而肺纤维化患者的发病率高达6%。因此,开发更有效的肺纤维化治疗策略具有重要的临床意义。

近期,BIO Integration上线了一篇综述文章"Targeted Drug Delivery System for Pulmonary Fibrosis: Design and Development of Biomaterials"。该文系统性地总结了基于生物材料的靶向递药系统在肺纤维化治疗中的应用,深入探讨了各类生物材料的设计策略及其在提高药物靶向性、生物利用度和治疗效果方面的优势。    
肺纤维化病理机制复杂,涉及多个关键信号通路的异常激活。如图1所示,TGF-β信号通路的异常激活是主要的致病机制之一:
图1 特发性肺纤维化发病机制中的假说机制
为了克服传统治疗的局限性,研究人员开发了多种新型递送系统。如图2所示,这些系统包括纳米载体、水凝胶和生物载体等:    
图2 针对肺纤维化的先进药物输送系统
作者指出,目前这些药物递送系统在临床转化过程中仍面临一些挑战,包括免疫清除、递送平台的稳定性以及药物在病变组织中的滞留优化等问题。但通过将精准医疗与生物材料领域的进展相结合,有望为这些问题提供解决方案,开辟肺纤维化治疗的新途径。

研究团队特别强调了几个重要发现:
1.纳米载体系统:脂质体和聚合物纳米粒子可以通过增强渗透和滞留效应(EPR)在纤维化组织中积累,提高药物的靶向性。为了实现更好的治疗效果,研究者们开发了多种类型的纳米材料载体系统。

表1 各类纳米材料在靶向递药系统中的应用特点    

如表1所示,不同类型的纳米材料具有其独特的优势:脂质体能够包裹亲水和疏水性药物;聚合物纳米粒子可实现可控释放;树状分子具有精确可控的结构;金属纳米粒子具有独特的光学和磁学性质。这些特点使得它们能够满足不同治疗需求,为肺纤维化的个性化治疗提供了丰富的选择。
2.水凝胶技术:具有可控释放特性的水凝胶可在炎症部位持续释放药物,这对于慢性疾病如肺纤维化的长期治疗尤为重要。
3.生物载体:外泌体等生物载体可与免疫细胞相互作用,创造抗炎微环境,这种双重作用对于应对肺纤维化的复杂病理生理过程至关重要。
4.精准医疗策略:通过生物标志物引导的患者分层和动态监测,可以实现更个性化的治疗方案。
此外,研究人员回顾总结了目前针对肺纤维化的临床模型,如图3所示: 
图3 肺纤维化的模型。体内模型包括接受药物干预、PM2.5 干预、辐射干预以及转基因技术干预的模型。体外模型包括接受细胞培养的肺球体或器官体模型以及 PCPS 模型
基于上述研究发现,作者进一步探讨了未来的发展方向,主要包括:
·开发新型刺激响应性材料,提高药物递送的精准性
·优化药物递送系统的设计,增强治疗效果
·提高临床转化效率,加速新技术的应用
·发展人工智能辅助的个性化治疗策略,实现精准治疗    
图 4 潜在治疗策略的临床阶段示意图,展示了有效研究和无效研究的情况,以及未来研究的前景        
这项研究不仅系统总结了当前生物材料在肺纤维化靶向治疗中的应用现状,也为未来研究提供了重要的发展方向。随着生物材料科学和精准医疗的不断发展,我们有望在不久的将来看到更多创新性的治疗策略应用于临床,为肺纤维化患者带来新的治疗希望。
引用方式:
Liu JS, Pan ZF, Khan A et al. Targeted Drug Delivery System for Pulmonary Fibrosis: Design and Development of Biomaterials. BIO Integration 2025. Vol. 6(1). DOI: 10.15212/bioi-2025-0016
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https://www.scienceopen.com/hosted-document?doi=10.15212/bioi-2025-0016
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