药物递送涉及各种方法和技术，旨在将药物化合物运输到目标位点以帮助实现治疗效果。它涉及与药物制备、给药途径、特异性靶向、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赋形剂、药物载体和医疗设备结合来改变药物的药代动力学和特异性，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，特别是在慢性疾病管理中。此外，一些研究强调改善给药个体的安全性。例如，已开发出微针贴片用于疫苗和药物递送，以最小化针刺伤害的风险。
药物递送与剂型和给药途径密切相关，后者有时被认为是定义的一部分。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、注射或透皮给药。相比之下，剂型指的是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。这些是各种剂型和技术，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。同一途径可容纳多种剂型；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。药物递送包含这两个概念，同时涵盖更广泛的范围，包括在这些途径内或跨这些途径运行的系统设计和工程。常见给药途径包括口服、注射（注射）、舌下、局部、透皮、鼻腔、眼部、直肠和阴道给药。然而，现代药物递送通过新颖和混合方法继续扩展这些途径的可能性。
自20世纪50年代第一个控释制剂获批以来，对新递送系统的研究一直在进展，而新药开发却在下降。这一重点转移可能有几个因素。一个主要驱动因素是新药开发的高成本。2013年的一项综述发现，开发递送系统的成本仅为开发新制药成本的10%。最近的一项研究发现，2020年将新药推向市场的中位成本为9.85亿美元，但未研究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的患病率不断上升，以及对许多药物的药理学、药代动力学和药效学的普遍理解增加。
当前努力
药物递送领域的当前努力广泛，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。
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。这是使用纳米粒子将药物携带并递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携带到传统递送方法难以到达的细胞。然而，使用纳米粒子进行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形成肿瘤。人们对纳米粒子可能对环境产生有害影响的担忧也在增加。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
靶向药物递送是将药物递送到其靶位点而不影响其他组织的递送。对靶向药物递送的兴趣由于其在癌症和其他慢性疾病治疗中的潜在意义而大幅增长。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其预期的作用位点。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。
微针贴片递送药物
药物通过称为微针贴片的划痕大小的贴片递送。微针贴片是通过使用无痛的微小针头将药物引入皮肤的发明。这些贴片可以递送疫苗或药物，包括将胰岛素递送给糖尿病患者的药物进入血液或皮肤。它们易于使用，可能使人们能够在家中进行治疗。然而，这些贴片非常昂贵且不易获取。
控释制剂
控释或改良释放制剂旨在以稳定速率递送药物，帮助维持血液中一致的药物水平。这种稳定释放减少了患者需要服药的频率，并减少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、渗透泵和储库型设备的形式，所有这些都使用物理或化学屏障来调节药物释放。这种方法对于高血压、糖尿病或慢性疼痛等慢性疾病特别有用，因为在这些疾病中，维持稳定的治疗水平对于控制症状至关重要。
控释药物的概念可以追溯到20世纪50年代，当时Dexedrine成为市场上第一个此类制剂。这一时代见证了透皮贴片的引入，这些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。例子包括用于抗精神病药和激素疗法的长效储库注射剂，这些注射剂在单次给药后可持续有效数周甚至数月。
自20世纪90年代末以来，研究 increasingly转向纳米技术，以改善控释药物递送。纳米粒子，这种在分子水平上设计的微小载体，可以保护药物不被身体过快分解，提高其吸收，并将它们直接递送到所需组织。这种靶向递送不仅减少了副作用，还帮助患者坚持治疗。纳米技术的这些进展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为新可能性打开了大门，特别是随着基于纳米粒子的控释系统的发展。这些系统设计用于更精确地递送药物并延长递送时间，帮助靶向位点和治疗效果。像脂质体、树状大分子和聚合物纳米粒子这样的微小载体可以容纳药物并以受控速率释放它们。有些甚至被设计成对体内的特定条件做出反应。例如，肿瘤组织中常见的酸性微环境可用于在所需位点触发药物释放。这种方法通过限制对身体其余部分的暴露来帮助减少副作用，从而使治疗更有效。
最近的研究表明，对生物线索（如pH或氧化还原条件）做出反应的智能纳米粒子能够更精确地将药物递送到肿瘤位点。例如，pH敏感纳米粒子利用肿瘤细胞中较低的pH来释放药物，这在保护健康细胞的同时提高了效果。此外，生物相容性材料的使用和切换纳米粒子表面提高了它们的准确性和递送系统的释放。
设计的进展还使得能够创建多功能性纳米粒子，可以处理癌症中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，这有助于对肿瘤组织进行更强有力的打击。总的来说，这些突破指出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变化，从而能够微调药物释放的时间和量。例如，一些水凝胶被设计成基于这些内部信号膨胀或收缩，这有助于调节药物释放的速度。这种精度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，其中葡萄糖响应性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时血液中的浓度。然而，一些生理限制使得创建此类口服制剂变得具有挑战性。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经常使这种情况变得更糟。苯丙醇胺盐酸盐的释放是维持约16小时一致血液浓度的唯一实例。
生物药物的递送
递送肽、蛋白质、抗体和基因治疗等生物药物面临独特挑战。由于其大尺寸和电荷，这些分子通常吸收不良且容易被体内的酶分解。为克服这些障碍，科学家们一直在使用脂质体、纳米粒子、融合蛋白和基于蛋白质的纳米笼等工具开发先进的递送方法。一些策略从毒素如何自然进入细胞中获得灵感，将这些机制用于治疗目的。
在研究的生物大分子中，RNA递送取得了进展，特别是随着基于RNA的COVID-19疫苗的成功。虽然蛋白质和DNA递送已显示出进展，但蛋白质在活体动物和DNA在实验室设置中递送这些大分子仍然是一个复杂任务。尽管口服给药通常因其便利性而受到患者青睐，但由于吸收不良，它对生物制剂来说很少有效。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。
一个最近成功的开发是使用脂质纳米粒子(LNPs)递送信使RNA(mRNA)。LNPs保护脆弱的mRNA免于降解并从内体逃逸，使其能够到达细胞质并产生蛋白质。这种递送方法在COVID-19大流行期间因辉瑞-BioNTech和Moderna的mRNA疫苗获批而获得全球认可。这些疫苗的快速推出证明了LNPs不仅有效，而且可以大规模生产和全球使用。
展望疫苗之外，mRNA疗法目前正在探索用于包括癌症免疫疗法、遗传疾病和其他传染病在内的各种治疗应用。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对环境条件非常敏感。为解决此问题，正在进行的研究正在扩展到新的给药途径，包括可吸入或口服mRNA制剂。这可能会降低生产成本并使这些疗法更易于全球获取。
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显著挑战。主要原因是血脑屏障(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对维持大脑健康至关重要，但它也使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达不到效果，要么引起不必要的副作用，要么无法提供足够高的浓度以产生效果。
为解决此问题，研究人员转向了纳米粒子，这些微小的工程载体被设计成能够偷偷穿过BBB并将药物直接递送到脑组织。这些粒子可以被定制以利用身体自身的运输系统。例如，通过在其表面附着特定分子，纳米粒子可以触发受体介导的胞吞作用，这是一种允许它们穿过BBB衬里的细胞并进入大脑的自然过程。这种靶向递送有助于减少药物对身体其他部分的暴露，降低副作用风险并增加最重要部位的浓度。到目前为止，这种策略在将治疗递送到阿尔茨海默病和帕金森病等疾病的脑部方面显示出希望。
几种类型的纳米粒子正在为此目的进行研究。例如，脂质体是能够携带药物并被修饰以延长循环时间或瞄准特定脑区域的小囊泡。树状大分子具有树状结构，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成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，结合了生物相容性和更有效穿过屏障的能力。总的来说，这些进展正在为更有效、更精确地治疗各种神经系统疾病的铺平道路。
纳米技术有助于将药物转移到体内的特定位置。在纳米粒子如脂质体或聚合物胶束的帮助下以新形式进行药物递送。这些粒子通过防止分解和增强功能来支持药物。例如，它们可以将抗癌药物分配到肿瘤，从而减少副作用。研究人员还开发出在经历某些条件如热或光时释放药物的粒子。尽管该技术的性质，它仍然昂贵且需要进一步的安全性研究。研究人员预计，未来将有更先进的治疗策略，如使用纳米医学和人工智能等技术。
药物递送：发展中国家
尽管大多数先进系统对贫困国家来说相当昂贵，但药物递送机制有可能增强世界各地的健康。简单系统，如口服或皮肤贴片，在资源匮乏的国家更为可行。大多数国家已使用口服给药的疫苗来对抗脊髓灰质炎等疾病。政府和医院组织需要合作以降低成本并提供新的药物分发方式，以便在任何地方提供新药物。
伦理和安全问题
纳米粒子或基因疗法等新兴药物递送设备在安全性和公平性方面存在高度危险。例如，我们需要确保治疗不会对环境产生负面影响或引起意外的副作用。FDA等其他机构的法规适用于确保新实践的安全，但在各国之间有所不同。政府有责任确保药物不仅对社会富裕成员可负担，而且对弱势群体也是如此。
药物递送问题引起了患者和医疗系统方面的若干伦理关注。一个常见关注点是医疗组织内特定药物的可获取性。基因疗法、纳米粒子或植入物等先进递送系统成本高昂，因此只有富裕国家的患者才能负担得起。这表明医疗不再考虑平等和公平。另一个伦理关注点是隐私问题。数字工具已被用于确定和跟踪患者医疗依从性。虽然这些工具可能有助于改善患者福利，但它们也可能用于暴露患者数据，患者个人信息的安全性日益令人担忧。
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