傳統(tǒng)疫苗可分為四種類型，即減毒活疫苗、滅活疫苗、亞基疫苗、重組疫苗、多糖疫苗和結(jié)合疫苗以及類毒素疫苗。雖然這些疫苗中有許多在控制傳染病方面發(fā)揮著重要作用，但有些疫苗并不能提供很好的疾病防護(hù)，而且很多傳染病都沒有獲得許可的疫苗。而且，也有安全問題困擾著我們。比如，在社會(huì)上免疫功能低下的人群中使用一些活疫苗是很危險(xiǎn)的。重組疫苗或多糖疫苗比許多現(xiàn)有疫苗更安全，更明確，反應(yīng)性更低，但通常是較差的免疫原。這就是為什么我們需要佐劑來提高它們的功效。鋁基佐劑是最常用的佐劑，但有一個(gè)局限性，即它們可能會(huì)誘導(dǎo)局部反應(yīng)，并且可能無法產(chǎn)生強(qiáng)大的細(xì)胞介導(dǎo)免疫。因此，科學(xué)家們更加注重為下一代疫苗開發(fā)新型佐劑和遞送系統(tǒng)。

納米顆粒（NPs）是一種新型的、有較好應(yīng)用前景的疫苗遞送載體。疫苗抗原可以被封裝到NP中或偶聯(lián)到NP表面（圖 1）。因此，NP是遞送那些在注射時(shí)迅速降解或可以誘導(dǎo)短暫的局部免疫反應(yīng)的抗原的理想選擇。此外，由某些復(fù)合材料制成的NPs不僅可以進(jìn)行抗原的定點(diǎn)遞送，而且可以延長抗原的釋放時(shí)間。

圖 1：納米載體結(jié)構(gòu)示意圖

到目前為止，許多可生物降解或生物相容性的NPs在改善抗原特異性免疫反應(yīng)方面顯示出很大的希望，如聚合物顆粒、殼聚糖、金或銀顆粒和磁性顆粒。這些

NPs的特點(diǎn)及其在疫苗制劑中的用途討論如下。聚合物顆粒聚合顆粒用于包裹抗原，有助于防止抗原降解并控制抗原的緩釋。聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）、聚D -l -丙交酯（PLA）和聚鄰位酯（POE）是應(yīng)用最廣泛的粒徑超過200納米的聚合物顆粒。這些顆粒是可生物降解或生物相容性的，并已被批準(zhǔn)用于人體。盡管聚合物顆粒能夠包封大尺寸的藥物并通過偶聯(lián)到合適的官能團(tuán)來改善攝取和靶向，但它們?cè)诎狻?chǔ)存和釋放過程中也存在抗原穩(wěn)定性問題。

殼聚糖納米粒子

殼聚糖是從甲殼類動(dòng)物殼中提取的幾丁質(zhì)中提取的線型多糖。由于其多陽離子性、可生物降解性、生物相容性、黏附性以及易于物理和化學(xué)修飾，已被用作藥物遞 送基質(zhì)。殼聚糖可以很容易地與其他聚合物連接，包括聚乙二醇（PEG），三聚磷 酸酯（TPP）或PLGA，形成殼聚糖納米顆粒，增強(qiáng)蛋白質(zhì)或抗原負(fù)載。由于其天然帶正電荷，殼聚糖很容易封裝帶負(fù)電荷的DNA，因此殼聚糖也是DNA疫苗遞送的理想選擇。此外，其固有的黏附性有利于多肽和蛋白質(zhì)跨越粘膜屏障的運(yùn)輸，為通過口腔和鼻腔途徑遞送抗原提供了優(yōu)勢(shì)。

生物相容性的納米粒子

乳膠、金、二氧化硅或聚苯乙烯顆粒是不可降解的，但具有生物相容性，并已成功地用作抗原載體和佐劑。由于這些顆粒存在于組織中，并為持續(xù)刺激提供抗原儲(chǔ)存庫，因此與這些顆粒偶聯(lián)的抗原可誘導(dǎo)長期免疫反應(yīng)性。研究表明，盡管聚苯乙烯納米顆粒會(huì)逐漸從肺部清除，但在注入一個(gè)月后，它們?nèi)匀豢梢员粰z測(cè)到。此外，金納米顆?？梢酝ㄟ^促進(jìn)Th1和Th2反應(yīng)來提高DNA疫苗接種的效率。同時(shí)，二氧化硅納米顆粒也在基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)中被用作基因傳遞載體。

磁性納米顆粒

磁性納米顆粒作為一種很有前途的藥物，已被用于許多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，如磁共振成像、靶向藥物遞送和疫苗載體。這些顆粒具有不同的形式，包括球形、棒狀、空心和核殼狀。最近，科學(xué)家在體外合成了超順磁性氧化鐵納米顆粒/聚乙烯亞胺（SPIONs/PEI）聚合物復(fù)合物，以增強(qiáng)瘧疾DNA疫苗（MSP1-19）在真核細(xì)胞中的凝聚和遞送。結(jié)果顯示，在外部磁場(chǎng)下，MSP1-19的表達(dá)量顯著增加（圖 2）。此外，復(fù)合物的細(xì)胞毒性與脂質(zhì)體2000的基準(zhǔn)非病毒試劑相當(dāng)。

圖2：SPIONs/PEI-A/DNA多聚體在基因轉(zhuǎn)染過程中施加或不施加磁場(chǎng)和脂質(zhì)體2000試劑產(chǎn)生的PyMSP1-19的密度測(cè)定結(jié)果。實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行了三次重復(fù)。

盡管各種各樣的納米顆粒已被開發(fā)并用作遞送載體或免疫增強(qiáng)劑，但納米顆粒在疫苗遞送中的應(yīng)用仍處于早期發(fā)展階段。仍然存在許多挑戰(zhàn)：1）難以重復(fù)合成具有一致和理想性質(zhì)的非聚集納米顆粒；2）我們?nèi)匀蝗狈?duì)納米粒子的物理性質(zhì)如何影響其生物分布和靶向的基本理解；3）我們應(yīng)該更多地了解這些特性如何影響它們與生物系統(tǒng)的相互作用，從細(xì)胞水平到組織，再到整個(gè)身體。通過解決這些問題，納米顆粒的新型疫苗系統(tǒng)將在不久的將來變得更加實(shí)用。

參考文獻(xiàn)

1.Gregory, A. E., Williamson, D., & Titball, R. (2013). Vaccine delivery using nanoparticles. Frontiers in cellular and infection microbiology, 3, 13. https://doi.org/10.3389/fcimb.2013.00013

2.Al-Deen, F. N., Ho, J., Selomulya, C., Ma, C., & Coppel, R. (2011). Superparamagnetic nanoparticles for effective delivery of malaria DNA vaccine. Langmuir, 27(7), 3703-3712. https://doi.org/10.1021/la104479c

3.Pati, R., Shevtsov, M., & Sonawane, A. (2018). Nanoparticle vaccines against infectious diseases. Frontiers in immunology, 9. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02224

4.Zhao, L., Seth, A., Wibowo, N., Zhao, C. X., Mitter, N., Yu, C., & Middelberg, A. P. (2014). Nanoparticle vaccines. Vaccine, 32(3), 327-337. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2013.11.069

5.Sahdev, P., Ochyl, L. J., & Moon, J. J. (2014). Biomaterials for nanoparticle vaccine delivery systems. Pharmaceutical research, 31(10), 2563-2582. https://link.springer.com/article/10.1007/s11095-014-1419-y

6.Xiang, S. D., Fuchsberger, M., De L. Karlson, T., Hardy, C. L., Selomulya, C., & Plebanski, M. (2013). Nanoparticles, immunomodulation and vaccine delivery. In Handbook of Immunological Properties of Engineered Nanomaterials (pp. 449-475). https://doi.org/10.1142/9789814390262_0015

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