正在演示的鼻喷雾瓶。药物递送涉及多种旨在将药物化合物输送到目标部位以帮助产生治疗效果的方法和技术。它包含与药物制备、给药途径、特定部位靶向、代谢和毒性相关的原理，所有这些都旨在优化疗效和安全性，同时提高患者用药的便利性和依从性。药物递送的一个关键目标是通过将药物与不同的辅料、药物载体和医疗设备结合，来改变药物的药代动力学特性和特异性，这些设备设计用于控制药物在体内的分布和活性。提高生物利用度和延长作用时间是改善治疗效果的关键策略，特别是在慢性病管理中。此外，一些研究强调改善给药人员的安全性。例如，已开发出用于疫苗和药物递送的微针贴片，以最大限度地降低针刺伤害的风险。
药物递送与剂型和给药途径密切相关，后者有时被视为定义的一部分。尽管这些术语经常互换使用，但它们代表不同的概念。给药途径特指药物进入体内的路径，如口服、肠胃外或透皮给药。相比之下，剂型是指药物制造和递送的物理形式，如片剂、胶囊、贴片、吸入器或注射溶液。存在各种剂型和技术，包括但不限于纳米粒子、脂质体、微针和水凝胶，可用于增强治疗效果和安全性。同一种给药途径可以容纳多种剂型；例如，口服途径可能涉及片剂、胶囊或液体悬浮液。而透皮途径可能使用贴片、凝胶或乳膏。药物递送结合了这两个概念，同时涵盖更广泛的范围，包括在这些途径内或跨途径运行的系统的设计和工程。常见的给药途径包括口服、肠胃外（注射）、舌下、局部、透皮、鼻腔、眼部、直肠和阴道。然而，现代药物递送正通过新颖和混合方法不断扩展这些途径的可能性。
自1950年代首个控释制剂获得批准以来，新递送系统的研究一直在进展，而新药开发却在下降。可能有多种因素导致了这种焦点的转变。一个驱动因素是开发新药的高成本。2013年的一项综述发现，开发递送系统的成本仅为开发新药物的10%。一项更近的研究发现，2020年将新药推向市场的中位成本为9.85亿美元，但没有考虑开发药物递送系统的成本。可能影响药物递送系统开发增加的其他因素包括慢性病和传染病患病率的增加，以及对许多药物药理学、药代动力学和药效学的普遍理解提高。
当前研究方向
当前药物递送领域的研究非常广泛，包括控释制剂、靶向递送、纳米医学、药物载体、3D打印以及生物药物的递送等主题。
纳米材料与药物递送的关系
纳米技术是一个广泛的研究和开发领域，涉及在原子或亚原子水平上操纵物质。它被应用于医学、能源、航空航天工程等领域。纳米技术的一个应用是在药物递送中。这是一种利用纳米粒子将药物运送到体内特定区域的过程。使用纳米技术进行药物递送有几个优势，包括对特定细胞的精确定位、提高药物效力以及降低对靶向细胞的毒性。纳米粒子还可以将疫苗运送到传统递送方法难以到达的细胞。然而，纳米粒子用于药物递送也存在一些担忧。一些研究表明，纳米粒子可能导致身体其他部位的肿瘤发展。人们也越来越担心纳米粒子可能对环境产生有害影响。尽管存在这些潜在缺点，纳米技术在药物递送中的应用仍然是未来研究的一个有前景的领域。
靶向递送
靶向药物递送是指将药物递送到其靶点而不影响其他组织。由于其在治疗癌症和其他慢性疾病方面的潜在意义，靶向药物递送的兴趣已急剧增长。为了实现有效的靶向递送，设计的系统必须避开宿主的防御机制并循环到预期的作用部位。已研究了多种药物载体以有效靶向特定组织，包括脂质体、纳米凝胶和其他纳米技术。
控释制剂
控释或改良释放制剂设计为随时间以稳定速率递送药物，有助于维持血液中一致的药物水平。这种稳定的释放减少了患者需要服药的频率，并最小化了可能导致副作用或降低有效性的药物浓度波动。这些系统通常采用基质片剂、渗透泵和储库型装置的形式，它们都使用物理或化学屏障来调节药物的释放。这种方法对高血压、糖尿病或慢性疼痛等慢性病特别有用，因为在这些情况下，维持稳定的治疗水平是控制症状的关键。
控释药物的概念可以追溯到1950年代，当时Dexedrine成为市场上首个此类制剂。这一时期还引入了透皮贴片，通过皮肤缓慢递送药物。随着技术的进步，开发了新的制剂以匹配不同药物的特定特性。例如，长效储库注射用于抗精神病药物和激素疗法，单次注射后可保持有效数周甚至数月。
自1990年代末以来，研究越来越多地转向纳米技术，以改进控释药物递送。纳米粒子是在分子水平上设计的微型载体，可以保护药物在体内不被过快分解，提高其吸收率，并将药物直接递送到所需组织。这种靶向递送不仅减少了副作用，还有助于患者坚持治疗。纳米技术的这些进步正在改变药物递送的格局，并强调了开发下一代控释系统的重要性。
基于纳米粒子的控释
将纳米技术应用于药物递送开辟了新的可能性，特别是基于纳米粒子的控释系统的开发。这些系统设计用于更精确地递送药物并在更长时间内发挥作用，有助于靶向部位和治疗效果。微小的载体，如脂质体、树状大分子和聚合物纳米粒子，可以容纳药物并以受控速率释放。有些甚至被设计为响应体内的特定条件。例如，肿瘤组织中常见的酸性微环境可用于触发所需部位的药物释放。这种靶向方法通过限制对身体其他部分的暴露来帮助最小化副作用，从而使治疗更有效。
最近的研究表明，响应生物信号（如pH值或氧化还原条件）的智能纳米粒子能够更精确地将药物递送到肿瘤部位。例如，pH敏感纳米粒子利用肿瘤细胞中的较低pH值来释放药物，从而在保护健康细胞的同时提高效果。此外，生物相容性材料的使用和切换纳米粒子表面已提高了其准确性和递送系统的释放。
设计方面的进步还使得创建多功能纳米粒子成为可能，这些纳米粒子能够处理癌症中的多药耐药等棘手挑战。这些系统可以携带多种类型的药物，靶向特定分子，有助于对肿瘤组织产生更强的效果。总的来说，这些突破指向了基于纳米粒子的控释疗法在癌症治疗和个性化医学领域的潜力。
智能聚合物和水凝胶的进展
近年来，智能聚合物和水凝胶的进展为控释系统中的药物递送带来了重大改进。这些材料的独特之处在于它们可以响应体内的变化，如pH值、温度和葡萄糖水平的波动，从而有可能微调药物释放的时间和量。例如，一些水凝胶被设计为根据这些内部信号膨胀或收缩，这有助于调节药物释放的速度。这种精确性有助于改善治疗效果并减少副作用。这些响应性材料对于管理糖尿病等慢性病很有用，其中葡萄糖响应水凝胶可以根据血糖水平调整胰岛素释放。
调制药物释放和零级药物释放
许多科学家致力于创建能够维持恒定药物水平的口服制剂，因为药物以零级速率释放的能力可保持血液浓度稳定。然而，一些生理限制使得创建此类口服制剂具有挑战性。首先，由于肠道下部的吸收能力降低，随着口服制剂从胃部移动到肠道，药物吸收通常会下降。随着时间推移，从制剂中释放的药物量减少，这通常使情况变得更糟。苯丙醇胺盐酸盐的释放是维持约16小时稳定血药浓度的唯一实例。
生物药物的递送
递送肽、蛋白质、抗体和遗传物质等生物药物面临独特挑战。由于其大分子尺寸和电荷，这些分子通常吸收不良，并且容易被体内的酶分解。为了克服这些障碍，科学家们一直在开发使用脂质体、纳米粒子、融合蛋白和基于蛋白质的纳米笼等工具的先进递送方法。一些策略从毒素自然进入细胞的方式中获取灵感，并将这些机制适应于治疗用途。
在研究的大分子中，RNA递送取得了进展，特别是RNA新冠疫苗的成功。虽然蛋白质和DNA递送已显示出进展（蛋白质在活体动物中，DNA在实验室环境中），但递送这些大分子仍然是一个复杂的任务。尽管口服给药通常因方便而受到患者青睐，但由于吸收不良，对生物药物来说很少有效。话虽如此，酶抑制剂、渗透增强剂、基于脂质的纳米粒子和微针等创新技术正被用于提高这些药物的口服生物利用度。
最近取得成功的一个发展是使用脂质纳米粒子(LNPs)递送信使RNA(mRNA)。LNPs保护脆弱的mRNA免于降解，并从内体中逃逸，使其能够到达细胞质并产生蛋白质。在新冠疫情期间，随着辉瑞-BioTech和Moderna的mRNA疫苗获批，这种递送方法获得了全球认可。这些疫苗的快速推出证明LNPs不仅有效，而且可扩展用于大规模生产和全球使用。
展望疫苗之外，mRNA疗法现在正被探索用于癌症免疫治疗、遗传性疾病和其他传染病等一系列治疗应用。研究人员还在测试外泌体和新型纳米粒子等替代递送系统，以使mRNA疗法更安全、更高效。然而，挑战依然存在，因为mRNA对环境条件高度敏感。为解决这一问题，正在进行的研究正在扩展到包括可吸入或口服mRNA制剂在内的新给药途径。这可能会降低生产成本，使这些疗法对世界更加可及。
纳米粒子药物递送
将药物递送到大脑长期以来一直是治疗神经系统疾病的重大挑战。主要原因在于血脑屏障(BBB)，这是一种高度选择性的保护层，可将大脑与血液中的毒素和病原体隔离开来。虽然BBB对于维持大脑健康至关重要，但它也使得大多数治疗药物难以到达其靶点，特别是在阿尔茨海默病和帕金森病等疾病中。因此，传统药物递送方法往往不足，要么导致不必要的副作用，要么无法提供足够高的浓度以产生效果。
为解决这一问题，研究人员转向了纳米粒子，这些经过工程设计的微型载体旨在悄悄穿过BBB并将药物直接递送到脑组织。这些粒子可以定制以利用身体自身的运输系统。例如，通过在表面附着某些分子，纳米粒子可以触发受体介导的转胞吞作用，这是一种自然过程，允许它们穿过BBB内衬细胞并进入大脑。这种靶向递送有助于减少药物对身体其他部分的暴露，降低副作用风险，并在最关键的地方增加浓度。到目前为止，这种策略在向大脑递送阿尔茨海默病和帕金森病等疾病的治疗方法方面显示出前景。
几种类型的纳米粒子正在为此目的进行研究。例如，脂质体是可携带药物的小囊泡，可以被修饰以延长循环时间或定位到特定脑区域。具有树状结构的树枝状大分子可以同时容纳多个药物分子和靶向剂。由聚乳酸(PLA)或聚乳酸-共-乙醇酸(PLGA)等可生物降解材料制成的聚合物纳米粒子可以被设计为以受控方式随时间释放药物。固体脂质纳米粒子提供了另一种选择，将生物相容性与更有效地穿越屏障的能力结合起来。总的来说，这些进步正在为一系列神经系统疾病铺平更有效、更精确的治疗道路。
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