【中国声音】突破血脑屏障——基于材料创新的中枢神经系统肿瘤精准递药新策略 - 脑医汇 - 神外资讯

为什么中枢神经系统肿瘤的治疗始终如此艰难？血脑屏障的严密防护、肿瘤细胞的高度异质性，以及药物在脑内的快速代谢和清除，是否注定让传统治疗束手无策？在面对手术无法完全切除、化疗和放疗难以精准聚焦的挑战时，又该如何进一步提升患者的治疗效果和生存质量？侯立军主任团队结合最新材料科学和纳米技术，针对一系列突破性药物递送策略进行探讨，以期能够为中枢神经系统肿瘤的精准治疗提供新的思路和解决方案。

近日，上海长征医院神经外科侯立军主任、徐涛副教授团队联合上海大学陈雨教授团队在Biomaterials期刊（中科院1区Top期刊，IF=12.8）发表了题为“Challenges and Material Innovations in Drug Delivery to Central Nervous System Tumors”的论文，系统阐述了利用材料科学和纳米技术等前沿手段，突破这一系列递药障碍的最新进展，为CNS肿瘤的精准治疗提供了新思路和新策略。

图1. 治疗和药物递送面临的挑战、现有递送方法以及材料创新的示意图，包括基于纳米材料的策略、生物相容性材料的应用、材料整合递送系统和仿生伪装材料。

当前中枢神经系统药物递送的挑战

中枢神经系统肿瘤药物递送面临多重障碍。首先，血脑屏障由脑毛细血管内皮、周细胞和星形胶质细胞构成，具有高度选择性，极大地限制了外源性药物的渗透；即便部分药物能够突破屏障，脑内高效的代谢和清除机制也常导致药物难以在病灶区域维持足够浓度。其次，肿瘤内部的细胞组成和分子特征存在明显异质性，不同患者甚至同一患者内不同区域对同一药物的反应可能大相径庭。此外，传统系统性给药还可能引发严重的全身性毒副作用，而局部递药虽然能绕过血脑屏障，但其侵入性操作和药物释放范围受限也限制了应用。种种因素共同构成了当前中枢神经系统肿瘤精准治疗的主要瓶颈，使得如何在保证安全性的前提下实现药物高效、精准地作用于肿瘤成为亟待解决的重大挑战。

图2. 血脑屏障结构示意。

材料创新策略突破递药难题

为应对上述难题，近年来材料科学领域提出了多项创新策略。利用纳米颗粒技术，通过脂质、聚合物或无机材料构建具有高载药量和优良生物相容性的递药系统，经过表面功能化处理后可显著提高药物穿越血脑屏障的效率并在肿瘤部位实现精准定位。同时，仿生技术利用天然细胞膜包被纳米颗粒，模拟体内细胞特性，延长药物循环时间、降低免疫清除，从而提高递药成功率。

图3. 仿生伪装材料在脑肿瘤治疗中的典型应用路径。首先，从能跨越血脑屏障或靶向颅内肿瘤病灶的多种细胞中提取生物膜，并根据需要进行人工修饰；随后，将这些膜用于包覆经精心设计的纳米颗粒核心，从而构建出兼具靶向与治疗功能的递药系统。通过这一仿生策略，不仅可规避免疫识别并延长循环时间，还能提升药物在脑肿瘤部位的蓄积和治疗效果。

除此之外，刺激响应性材料可根据肿瘤微环境中的pH值、温度或外界超声等刺激，实现药物在病灶内的定时、定量释放，最大限度降低对健康组织的毒副作用。还有植入式药物释放装置，通过可降解聚合物构建长效递药平台，为手术后局部治疗提供持续、稳定的药物供应。各种策略的综合应用，为突破血脑屏障和实现中枢神经系统肿瘤的精准治疗提供了全新思路和技术路径，展现出广阔的应用前景。

图4. 多种药物递送策略。包括基于纳米材料的策略、生物相容性材料的应用、先进材料整合递药系统以及仿生伪装材料等。纳米颗粒可通过表面修饰或配体连接，实现高效跨越血脑屏障与精准靶向；生物相容性材料如可降解聚合物和脂质体，可增强药物稳定性并减少毒副作用；植入式释药装置与微制造技术则可提供持续可控的给药；仿生伪装材料利用细胞膜或其他生物成分，进一步提高治疗安全性与针对性。

未来展望与临床转化

展望未来，基于材料创新的药物递送技术在中枢神经系统肿瘤治疗中将发挥越来越重要的作用。随着纳米技术、仿生学和智能控制系统的不断成熟，新型多功能递药平台将实现药物、影像与治疗的有机结合，推动“治疗—诊断”一体化的发展。在临床转化方面，严格的体内外安全性评估、标准化大规模生产技术及个性化治疗方案的制定将是未来研究的重点。跨学科的深度合作必将促进基础研究成果与临床需求的无缝对接，使得精准药物递送系统得以迅速应用于实际治疗中，改善患者预后。同时，新技术在早期诊断、动态监测及疗效评价方面的优势也将得到充分发挥，为中枢神经系统肿瘤的综合管理提供个性化解决方案。

图5. 材料创新在中枢神经系统肿瘤药物递送领域的未来展望。

结

论

总之，基于材料创新的药物递送系统为中枢神经系统肿瘤精准治疗提供了全新的技术手段和理论支持。本文回顾了利用纳米颗粒、仿生材料、刺激响应材料以及植入式装置等多种创新策略在突破血脑屏障、精准靶向及控释药物中的应用进展，并详细探讨了现阶段存在的药物代谢、清除及肿瘤异质性等问题。尽管在临床转化过程中仍面临诸多挑战，如安全性评估、规模化生产和个性化治疗等，但随着跨学科合作的不断深入，未来这些技术必将实现从实验室到临床的高效转化，显著提高患者生存率和生活质量。相信材料科学与纳米技术的持续创新将为中枢神经系统肿瘤治疗带来突破性进展，开启精准医疗的新篇章。

上海长征医院神经外科侯立军主任、徐涛副教授和上海大学陈雨教授为共同通讯作者，慕尼黑工业大学附属伊萨尔河右岸医院神经外科龚振宇博士、上海长征医院神经外科周岱冉硕士和安徽医科大学第二附属医院吴德俊教授为共同第一作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2025.123180

共同通讯作者简介

侯立军教授

上海长征医院

● 全国政协委员，国家有穾出贡献中青年专家

● 国家科技进步一等奖获得者（第一完成人）

● 荣立中央军委个人一等功

● 获吴阶平医药创新奖、王正国创伤医学突出贡献奖、王忠诚中国神经外科医师学术成就奖

● 上海长征医院神经外科主任

● 上海市神经外科临床重点专科主任

● 上海市神经外科研究所所长

● 中国医师协会创伤外科医师分会会长

● 中国医师协会神经外科医师分会副会长

● 《中华创伤杂志》副总编

● 上海市医学会神经外科分会候任主任

● 军队领军人才，拨尖人才

● 上海市科技精英

● 上海市领军人才

● 上海市优秀学科带头人

● 上海市卫生系统优秀学科带头人

● 中国卒中协会脑出血微创外科副主委

● 中国医师协会神经内镜专业委员会副主委

● 《Brain Hemorrage》杂志编委

陈雨教授

上海大学

● 上海大学教授、博士生导师

● 国家自然科学基金优秀青年基金获得者，国家“万人计划”青年拔尖人才，国家重点研发计划首席科学家，上海市领军人才，上海市优秀学术带头人，上海市教委“生物医用功能材料”重点创新团队负责人

● 中国抗癌协会青年理事会常务理事、中国化学会青年工作委员会委员、《Exploration》副主编、《Cell Biomaterials》编委、《Science Bulletin》Executive Member of Editorial Board、《Materials Today Chemistry》Editorial Board Member、《无机材料学报》编委等；在材料医学与重大疾病诊疗领域以第一或通讯作者共发表SCI论文300余篇，论文被引用50000余次，H-index为118，连续入选2018-2024年“全球高被引科学家”，获得医疗器械备案和注册证多项，相关产品开展临床实验和转化

徐涛副主任医师

上海长征医院

● 医学博士，上海长征医院神经外科副主任，副主任医师、副教授

● 美国康奈尔大学医学院纽约长老会医院访问学者，入选上海市东方英才（青年项目）、“春昇杯”医学创新人才、“医苑新星”青年医师人才培养计划与海军军医大学“领航”、“远航”人才计划

● 上海市医学会神经外科专科分会青委副主任委员，上海市医师协会创伤分会委员兼秘书，承担包含国家自然基金面上项目等在内的9项课题，累计发表SCI文章30篇，参译专著6部，申请专利5项，软件著作权1项，作为主要参与者获国家教学成果二等奖、全军教学成果一等奖、上海市科技进步一等奖与中国抗癌协会科技奖二等奖等奖项。担任《World Neurosurgery》、《Clinical Neurology and Neurosurgery》等11本国内外杂志的审稿人。两次前往柬埔寨王家军总医院进行援助帮带

END

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