纳米液态金属材料的生物降解效应

过去几十年间，科学家在发展无机纳米药物递送系统方向进行了无数的努力，然而大部分制剂由于其全身毒性往往无法应用于临床。比如，在肿瘤靶向治疗中，传统无机纳米颗粒往往在体内循环系统或组织器官停留很长一段时间，因为这些材料缺乏有效的生物降解机制。到目前为止，很少有研究表明，无机纳米粒子的物理化学性质能够在治疗之后自主进行高效降解。

基于此困境，研究人员发展出一种镓铟合金液态金属纳米机器人（图15.26a）［19］，在肿瘤的弱酸性微环境下，可以自主地慢慢降解。图15.26b显示了液态金属纳米颗粒在pH=5的酸性环境下从完整颗粒逐渐降解离散的过程。经过细胞内孵育72 h，材料已基本消解殆尽（图15.26b）。通过大样本量的检测，进一步证实了纳米液态金属颗粒在酸性PBS缓冲液中逐步离解，表征纳米颗粒均一性的指标PDI在酸性环境下骤升，说明材料被分散消解成尺度不同的碎片（图15.26c）。定量化的检测也证实镓浓度随降解时间增长而逐渐升高（图15.26d）。在更细致的考察中，将纳米液态金属颗粒放于肿瘤细胞中，发现镓与铟在细胞中逐渐降解，浓度随时间升高（图15.26f）。

图15.26　纳米液态金属颗粒在酸性环境中可自主降解［19］(www.xing528.com)

a.纳米液态金属颗粒，标尺为100 nm；b.纳米液态金属颗粒在pH=5的酸性环境下逐渐降解的过程；c.纳米液态金属颗粒在中性和酸性PBS缓冲液中的多分散性；d.镓浓度在酸性环境下由于降解而逐渐升高；e.镓与铟在细胞中逐渐降解，浓度随时间升高。

就临床医生更为关心的生物材料全身系统毒性问题，研究人员也给予了相应考察［19］。将液态金属纳米材料通过尾静脉注射到小鼠体内，通过三个月的观测，发现小鼠肝、脾、肾等主要器官病理检测并未出现异常，与无任何治疗的正常小鼠对比，无明显病理改变。

对纳米液态金属材料的毒理学系统调查表明，其在正常治疗剂量下无明显毒性，显示了在生物医学中的广泛应用前景。