膀胱癌治疗中的（纳米）平台：挑战与机遇

Ashrafizadeh M, Zarrabi A, Karimi-Maleh H, Taheriazam A, Mirzaei S, Hashemi M, Hushmandi K, Makvandi P, Nazarzadeh Zare E, Sharifi E, Goel A, Wang L, Ren J, Nuri Ertas Y, Kumar AP, Wang Y, Rabiee N, Sethi G, Ma Z. (Nano)platforms in bladder cancer therapy: Challenges and opportunities. Bioeng Transl Med. 2022 Jun 17;8(1):e10353. doi: 10.1002/btm2.10353. PMID: 36684065; PMCID: PMC9842064.

泌尿系统癌症是世界上最常见的恶性肿瘤之一。特别是膀胱癌，由于其侵袭性和异质性，严重威胁着人类健康。尽管膀胱癌的预后仍然不利，但已考虑采用各种治疗方式来治疗膀胱癌。人们认为膀胱癌的治疗取决于结合生物学和工程学的跨学科方法。纳米技术方法已被引入治疗各种癌症，尤其是膀胱癌。目前的审查旨在强调和强调纳米医学在根除膀胱肿瘤方面的可能应用。纳米颗粒可以通过提高药物的生物利用度来提高药物在膀胱癌治疗中的疗效。siRNA 和 miRNA 等遗传工具在基因表达调控中的潜力可以通过促进它们在肿瘤部位和细胞的内化和积累来使用纳米结构来增强。纳米颗粒可以分别为 ROS 过度生成和热疗提供光动力和光热疗法，以抑制膀胱癌。此外，通过载货纳米载体实现了肿瘤微环境的重塑和免疫细胞的浸润，以达到免疫治疗的目的。纳米载体主要通过内吞作用内化到膀胱肿瘤细胞中，适当设计智能纳米粒子，如 pH 响应、氧化还原响应和光响应纳米载体，对于靶向肿瘤治疗具有重要意义。可以使用纳米粒子检测膀胱癌生物标志物，以便及时诊断患者。基于它们在肿瘤部位的积累，它们可用于肿瘤成像。当前的评论还涵盖了临床翻译和挑战。

一、简介

泌尿系统癌症是全世界高死亡率的原因，而膀胱癌是泌尿系统中最常见的肿瘤。膀胱癌有两种主要形式，包括肌层浸润性膀胱癌 (MIBC) 和非肌层浸润性膀胱癌 (NMIBC)。NMIBC 的转移发生率很少见，尽管经尿道切除术后复发的几率为 50%–70%。 1 大约 10%–20% 的病例是 MIBC，某些 MIBC 患者的转移风险很高，这导致近 30% 的患者生存期短。 2 , 3 在根治性膀胱切除术后，一些 MIBC 患者表现出淋巴转移，可导致诊断后 5 年内死亡。 4个 大多数膀胱癌病例发生在男性身上。在美国，这些患者的人数估计为 83,730 人。 5 , 6 在中老年男性中，膀胱癌是第二常见的恶性肿瘤。 7 膀胱癌的发生和发展有多种风险因素，包括吸烟、年龄、家族史、接触化学品和染料以及慢性膀胱炎症。 8 NMIBC患者预后良好，通过局部治疗，可阻止NMIBC向MIBC的转化，及时治疗可抑制肿瘤复发。由于转移的发展，MIBC患者的预后不利，除切除术外，患者还接受辅助化疗。 9 然而，治疗似乎并不完全有效，尽管积极治疗，患者仍出现转移。 10 除手术和化学疗法外，在某些情况下还可以采用放射疗法和免疫疗法来治疗膀胱癌。 11 , 12 膀胱癌还有一种根据肿瘤发展方式的分类，包括鳞状细胞癌和膀胱粘液分泌细胞癌，这确实很少见。 13 尽管膀胱癌的治疗策略多种多样，但肿瘤细胞具有对治疗产生耐药性的能力。 14 , 15 因此，应遵循治疗膀胱癌的新方法。此外，不同的诊断工具包括磁共振成像 (MRI)、计算机断层扫描 (CT) 和胸部 X 光等，可用于膀胱癌检测。然而，它们也有其缺点，例如特异性低和膀胱肿瘤细胞的异质性。 16

根治性膀胱切除术是膀胱癌治疗的金标准。尽管肿瘤细胞是恶性的，但膀胱癌患者的 5 年生存率估计为 20% 至 40%。 17 , 18 为了提高膀胱癌治疗的潜力，推荐使用甲氨蝶呤、长春碱、多柔比星和顺铂进行联合治疗。19 然而，在接受根治性膀胱切除术的高危患者中，顺铂和吉西他滨联合治疗膀胱癌和提高总体生存率并不显着。 19 据估计，据报道只有 50% 的膀胱癌患者对顺铂介导的化疗有反应。 20 与其他方案相比，顺铂和吉西他滨的组合在治疗膀胱癌和延缓转移方面表现出低副作用和高潜力。 21 , 22 除化疗和根治性膀胱切除术外，盆腔淋巴结清扫术也用于治疗膀胱癌。 23 , 24 对于接受手术的患者，放疗也被用作一种治疗方式，与化疗相结合，可以提高治疗效果。 25 尽管放疗和化疗以及手术在膀胱癌治疗中的应用做出了巨大努力，但由于肿瘤细胞的不良影响、耐药性发展和转移性，仍然存在挑战。膀胱肿瘤细胞的转移限制了手术在膀胱癌治疗中的应用。放射疗法和化学疗法都对主要器官表现出明显的副作用。放疗和化疗在抑制膀胱癌方面的潜力受到耐药性发展的限制。 21 , 26 , 27 膀胱癌的新兴治疗方法之一是免疫疗法的应用。近年来，针对膀胱癌开发了多种检查点抑制剂，包括PD-L1/PD1、CTLA-4以及CAR T细胞疗法。然而，免疫逃避降低了膀胱癌免疫治疗的潜力。 28 纳米技术是一个跨学科领域，它为传染病和癌症等各种疾病的治疗和诊断开辟了道路。 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 纳米结构的尺寸在 nm 范围内，因此它们很容易被肿瘤细胞内化。纳米结构可用于货物（药物和基因）递送、免疫治疗、光疗和诊断。本综述的目的是全面讨论纳米材料在膀胱癌治疗和诊断中的应用。

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2. 化疗药物输送中的纳米平台

癌症治疗中的最佳治疗方法之一是化疗药物的应用。静脉注射是这些抗癌药物给药的主要途径。但全身毒性主要伴随化疗药物的应用，建议少量使用。无论化学治疗剂的不利影响如何，这些药物的频繁应用都会导致耐药性的出现。因此，应该提供这些问题的解决方案。第一步应采用低浓度化疗药物，第二步应联合治疗并增加肿瘤部位的药物蓄积，以防止耐药。 40 , 41 , 42 本节重点介绍用于在膀胱癌治疗中递送化疗药物的纳米级递送系统。

在用于治疗膀胱癌的各种化疗药物中，多柔比星 (DOX) 是最知名的药物，它能够通过与拓扑异构酶结合来抑制 DNA 复制和癌细胞增殖来抑制肿瘤进展。 43 , 44 , 45 用聚多巴胺和肽修饰的介孔二氧化硅纳米粒子 (MSN) 已用于递送 DOX。MSN 的聚多巴胺修饰对于提供 DOX 的持续释放及其 pH 敏感释放很重要，而肽通过与受体结合提供对膀胱肿瘤细胞的特异性靶向。载药 MSN 的粒径为 170.2 nm，zeta 电位为 -15.9 mV，载药量为 16.25%。这些纳米颗粒在膀胱肿瘤细胞中表现出高内化能力，并且它们提高了 DOX 在体内膀胱肿瘤抑制中的效力。 46 一个有趣的观点是，在使用纳米结构封装 DOX 后，DOX 增加了对膀胱肿瘤的抗癌活性并减少了不利影响。 47

基于脂质的纳米结构也是膀胱癌中 DOX 递送的有希望的候选者。阳离子胶束由 1,2-二油酰基-3-三甲基铵丙烷/甲氧基聚（乙二醇）(DPP) 制备，用于 DOX 递送，所得纳米载体的大小为 18.65 nm，zeta 电位为 +19.6 mV。DOX 在膀胱肿瘤细胞中的细胞摄取和积累显着增强，并且这些纳米颗粒促进了 DOX 在膀胱中的停留。体内实验揭示了 DOX 对膀胱肿瘤的增强抗癌活性。 48岁 除胶束外，其他种类的脂质纳米结构（称为脂质体）也可用于 DOX 递送。第一步，制备叶酸修饰的热敏脂质体，然后将 DOX、金纳米棒和磁性纳米粒子加载到这些脂质体中。该纳米复合物的粒径为 230 nm，具有超顺磁性，能够加载 0.57 mg/ml 的 DOX。光热影响和温度变化会影响 DOX 从这些脂质体纳米颗粒中的释放。辐照后，95% 的 DOX 在 3 小时内释放，由于叶酸修饰，纳米结构与膀胱癌细胞表面的叶酸受体结合，导致其内化增加。 49

纳米金刚石 (ND) 是一种固体纳米结构，由于其高表面积和高载药效率，被认为是药物输送和生物医学应用的理想候选者。 50 , 51 , 52 ND 的可用性因其逆转化学耐药性的能力而为癌症治疗打开了一个新窗口。 52、53 然而，ND 的稳定性是一个棘手的问题，限制了它们在货物运输中的 潜力 。 54 , 55 据报道，用聚合物涂覆 ND 是提高其稳定性的有前途的策略。合成了壳聚糖修饰的 ND，用于在膀胱癌治疗中膀胱内递送 DOX。这些纳米结构显示出高载药效率（超过 90%），平均粒径为 150 nm。壳聚糖修饰的 ND 具有很好的胶体稳定性和理想的药物释放，但它们在培养基中的稳定性相对较低。这些载有 DOX 的壳聚糖修饰的 ND 在体外显着抑制膀胱肿瘤进展并提供高药物保留。 56 事实上，DOX 的纳米级递送的最终目标是改善和延长其在膀胱肿瘤部位的保留，以将肿瘤细胞活力降低至 99%。 57

膀胱癌化疗的另一种选择是顺铂 (CP)，通常用于局部晚期或转移性肿瘤。 22 然而，临床试验表明使用 CP 进行膀胱癌化疗具有局限性，为了克服这些缺点，建议将 CP 膀胱内给药。载有 CP 的纳米结构已显示出在临床试验中治疗膀胱癌和减少 CP 的不利影响的潜力。 58 , 59 , 60 , 61 , 62 , 63 , 64 , 65 用 PEG 涂覆纳米材料可增强 CP 的局部递送并提高动物模型的存活率。 66 在努力中，CP 与 poly( l-天冬氨酸钠盐）（PAA）或甲氧基-聚（乙二醇）-嵌段-PAA（PEG-PAA）聚合物，具有低或高 PEG 含量。这些纳米粒子的膀胱内给药显着减少了 CP 的副作用并提高了其安全性。值得一提的是，CP 的给药与膀胱组织的增生和超重相关，而载有 CP 的纳米载体表现出高生物相容性且没有此类缺点。负载 CP 的纳米载体的粒径为 140 nm，zeta 电位为 -3.3 mV，载药量高达 40%。这些纳米粒子对膀胱癌表现出很强的抗增殖活性。值得注意的是，负载 CP 的 PAA 修饰的纳米结构增加了膀胱组织中的 CP 浓度，而 PEG 修饰的纳米颗粒没有影响。 67

聚合物纳米粒子及其与超顺磁性氧化铁纳米结构 (SPION) 的组合可用于膀胱癌治疗中的 CP 递送，以提供经过调整的释放。首先，PCL-b-P(PMA-click-MSA-co-PEGMA) 纳米粒子的合成采用三种主要策略，包括开环聚合、可逆加成断裂链转移 (RAFT) 聚合和硫醇炔“点击”反应. 在下一步中，SPION 被嵌入到 PCL 核心中，而 CP 通过与二羧酸基团结合而与纳米结构的表面结合。这些纳米颗粒的粒径和 zeta 电位分别为 281 nm 和 -34.3 mV，表现出粘膜粘附和超顺磁特性。在施用载有 CP 的聚合物纳米粒子后，30% 的药物释放 (CP) 发生在前 4 小时内，然后 CP 的延长释放维持 4 天。温度的升高促进了 CP 从纳米结构中的释放，并且它们对膀胱肿瘤显示出高抗癌活性。 68 除了药物输送外，氧化亚铜纳米结构等几种纳米颗粒具有抗肿瘤活性并增加 ROS 的产生。这些纳米颗粒在减少膀胱肿瘤细胞的进展中引起细胞凋亡，提供与化疗药物如 CP 和吉西他滨的协同作用。 69 因此，通过纳米结构靶向递送抗癌剂显着促进了它们在膀胱癌中的抗增殖活性。 70 , 71 , 72

有趣的是，纳米载体可以为化疗药物的联合递送提供平台。几项实验表明，合成药物与纳米结构的共同递送在膀胱癌中提供了协同治疗。壳聚糖-聚甲基丙烯酸 (CM) 纳米胶囊具有附着于膀胱组织腔表面的能力，并且对尿路上皮无损伤，具有很高的生物相容性和安全性。这些纳米胶囊是通过壳聚糖和甲基丙烯酸 (MAA) 链之间的静电相互作用制备的。然后，将作为抗癌剂的 CP 和 DOX 负载到这些纳米颗粒上。与单独使用 CP 或 DOX 相比，这种组合的抗癌活性提高了 5 到 16 倍，并且它们可以高效地内化到膀胱肿瘤细胞中。 73 通常，用于合成药物联合递送的纳米颗粒具有很高的包封效率（70% 或更高），唯一的限制是由于联合加载导致粒径增加，因此需要了解如何增强粒径会影响纳米载体在膀胱癌细胞中的内化。 74 , 75

之前的讨论揭示了合成药物的纳米级递送系统在提高其抗癌活性方面的作用。值得注意的是，纳米粒子还可以提高膀胱癌治疗中植物化学物质的生物利用度和治疗指数。天然产物具有低成本、多靶点能力和高安全性等优点，使其成为癌症治疗的合适选择。 76 , 77 然而，膀胱肿瘤细胞中天然产物的积累很低，这促使科学家们寻找新的递送方法。采用沉淀技术制备了基于 PLA 的纳米结构，并加载了配糖生物碱提取物 (AE)。纳米粒子的粒径为 200 nm，zeta 电位为 -12 和 -7 mV，封装效率为 85%–90%。这些载有 AE 的纳米结构以浓度依赖性方式抑制膀胱癌进展，并刺激细胞凋亡和细胞周期停滞。 78 在另一项实验中，纳米乳液由非离子表面活性剂和印楝籽油合成，然后将白藜芦醇作为植物化学物质加载到这些纳米结构中。纳米颗粒的粒径为 137.8 nm，并且它们至少稳定 30 天。它们增加了膀胱癌细胞中白藜芦醇的积累，并显着降低了肿瘤细胞的存活率和活力。 79 这些研究强调了这样一个事实，即递送具有纳米结构的植物化学物质对于提高它们诱导细胞死亡的能力非常重要，这有利于膀胱癌的治疗（图 1个). 80 , 81 , 82 然而，关于受植物化学物质负载的纳米结构影响的分子途径、它们的内化途径以及智能和其他类型纳米颗粒的开发的更多研究是至关重要的。与纳米结构相关的优点是在加载化学治疗剂后评估粒径、zeta 电位和封装效率。载药纳米载体表现出低粒径（平均小于 150 nm）、高稳定性和良好的包封效率，这对于膀胱癌治疗中化疗药物的递送具有重要意义。它们的局限性在于缺乏用于膀胱癌药物递送的碳基和金属基纳米结构，而大多数研究都集中在脂质和聚合物基纳米结构上。此外，

图1、用于在膀胱癌中递送化学治疗剂的纳米材料。阳离子胶束、介孔二氧化硅纳米颗粒、脂质体和壳聚糖纳米颗粒等可用于在癌症治疗中递送药物，例如顺铂，以诱导 DNA 损伤和细胞凋亡并抑制肿瘤细胞的增殖。DOX，多柔比星；PAA，聚（l-天冬氨酸钠盐）；PEG，聚乙二醇

3. 基因递送中的纳米平台

近年来，很多注意力都集中在基因疗法在疾病，尤其是癌症中的应用。 83 与针对特定分子通路的药物相比，基因具有更高的特异性，因此，它们在精准医学中非常重要。 43 迄今为止，各种基因治疗方法已用于癌症治疗。第一种基因模式是应用 RNA 干扰 (RNAi) 来降低基因的表达水平。siRNA和shRNA是用于治疗癌症的两种工具，通过沉默靶基因，根据基因的功能，这些工具显着抑制癌症的增殖和侵袭。值得注意的是，siRNA 和 shRNA 有利于逆转肿瘤细胞的耐药性。 44 , 84 , 85 , 86 , 87 因此，它们在癌症治疗中的应用可以为癌症患者更好的预后铺平道路。另一种基因治疗方法是靶向非编码 RNA (ncRNA)。这些 RNA 分子不会转化为蛋白质，它们参与进化机制和生物事件（如增殖、迁移和分化）的调节。 88 , 89 , 90 microRNA (miR) 是最著名的 ncRNA 成员，它们参与病理事件。miRNA 的异常表达与癌症的发展有关，并且已经在调节它们的表达水平方面做出了重大努力。 91 虽然基因治疗打开了肿瘤治疗的新大门，但这种方法也面临着自身需要克服的问题。基因治疗的主要障碍是肿瘤组织内核酸药物的低积累。例如，血脑屏障 (BBB) 阻止药物进入大脑，遗传工具在治疗脑肿瘤方面效果不佳。此外，血肿瘤屏障 (BTB) 的存在阻碍了核酸药物向肿瘤细胞的内化。体外研究证明了遗传工具的高效性，尽管这些基因在体内的应用会导致它们在血液循环中被 RNase 酶降解。因此，核酸药物的包封不仅促进了它们在肿瘤组织中的细胞内积累， 44 , 45 , 85 , 86 , 87 因此，本节重点介绍纳米材料在膀胱癌治疗中的基因传递应用。

壳聚糖-透明质酸二醛 (HAD) 纳米结构可以将 Bcl-2-siRNA 递送至膀胱癌部位并抑制肿瘤生长。使用乙醇-水混合物制备 HAD，并将其与壳聚糖纳米结构结合。然后，这些纳米颗粒将 siRNA 选择性地递送至过表达 CD44 的膀胱癌细胞。载有 siRNA 的纳米颗粒的粒径为 100-120 nm，siRNA 的载入效率为 95%。它们具有很高的生物相容性和稳定性，通过与膀胱癌细胞表面的CD44受体结合，选择性靶向肿瘤细胞。通过增加 siRNA 在膀胱癌细胞中的内化，纳米结构降低了 Bcl-2 的表达，从而抑制了肿瘤细胞的活力。 92 负责膀胱肿瘤细胞存活的另一个因素是存活蛋白。可生物降解的 PLGA 纳米粒子被壳聚糖修饰为带正电荷的多糖，以提供它们与带负电荷的 siRNA 的络合。与未修饰的纳米结构相比，壳聚糖修饰的 PLGA 纳米颗粒在膀胱肿瘤细胞的内化作用方面增加了 10 倍。这些纳米结构增加了 siRNA 的生物活性长达 9 天，并降低了膀胱癌细胞的生长速度。体内实验证明存活蛋白表达水平降低 75%，肿瘤生长减少。 93

除 miRNA 外，环状 RNA (circRNA) 的水平在膀胱癌中似乎也不正常。例如，circPRMT5 在膀胱癌中表现出上调以提高增殖率。值得注意的是，siRNA 可用于在膀胱癌治疗中靶向 circRPMT5。在一项努力中，制备了外径为 25 nm、长度为 100-200 nm 的受地球启发的合成温石棉纳米管 (SCNT)。这些纳米粒子显着增加了膀胱肿瘤细胞对 circPRMT5-siRNA 的内化，并通过增加 siRNA 的半衰期，它们有利于提高 siRNA 在基因沉默中的潜力。纳米颗粒表现出高安全性并抑制膀胱癌细胞的增殖和侵袭。 94

外泌体是新兴的纳米结构，属于细胞外囊泡 (EV)，尺寸小于 100 nm，可以在细胞间转移脂质、蛋白质和核酸。 95 外泌体是膀胱癌的潜在治疗剂，它们可用于肿瘤抑制中的 siRNA 递送。由于外泌体来源于间充质干细胞 (MSC) 等体内来源，因此它们具有高生物相容性，并且其在临床试验中的安全性已得到证实。源自人胚肾细胞和 MSC 的外泌体装载 PLK-1 siRNA，与正常上皮细胞相比，膀胱肿瘤细胞内化了大量外泌体。通过增加 siRNA 在肿瘤细胞中的递送和积累，它们提供了有效的基因沉默并减少了膀胱癌细胞的进展。 96 无论出于基因传递目的的工程外泌体，它们都可以由体内细胞分泌，并且通过转移，例如 miRNA-4792，它们可以通过诱导 c-Myc 信号传导来促进膀胱肿瘤细胞的进展。 97 在这种情况下，首选阻止外泌体的生物发生和分泌。然而，这篇综述的目的是将工程化的外泌体作为纳米结构用于膀胱癌治疗的基因传递。

基于这些发现，siRNA 的应用对于抑制膀胱癌细胞的增殖和转移具有重要意义，并且它们在基因沉默中的效率增强了使用纳米颗粒进行靶向递送。 98、99 正如引言部分所提到的，化疗耐药性是膀胱癌中日益严峻的挑战，克服耐药性需要确定参与该过程的因素及其靶向 。 100 Nrf2 是一种氧化应激调节剂，通过增强抗氧化防御系统参与降低 ROS 水平。Nrf2蛋白的过表达有利于保护正常细胞；然而，它的上调会诱导肿瘤细胞对抗癌剂的细胞毒性作用产生抗性。 45 因此，下调 Nrf2 是癌症治疗的理想策略。为此，使用胍封端的碳硅烷树枝状大分子 (GCD) 来递送 Nrf2-siRNA 以抑制膀胱癌的顺铂耐药性。纳米载体具有各种粒径，例如 346.8、128.1 和 325.6 nm，zeta 电位为 -12.10、2.72 和 10.34 mV。纳米载体具有高生物相容性，确保其进一步应用于膀胱癌的临床试验和治疗。这些纳米载体可显着降低 Nrf2 的表达水平，从而诱导膀胱癌细胞凋亡和氧化应激，从而显着降低增殖和侵袭能力。此外，载有 Nrf2-siRNA 的 GCD 提高了膀胱癌细胞对顺铂化疗的敏感性。 101 因此，膀胱癌细胞的各个方面，包括生长、转移和治疗反应，都受到载有 siRNA 的纳米载体的严格调控。

KDM6A 是负责调节膀胱肿瘤细胞进展的因子。膀胱癌中的 KDM6A 突变与肿瘤细胞的免疫逃逸有关，并减少免疫细胞的浸润。 102 KDM6A 与膀胱癌侵袭之间存在密切关联。在分子水平上，KDM6A通过促进ARHGDIB的表达水平下调Rac1来抑制膀胱癌细胞的转移。 103 一项实验的重点是在膀胱癌治疗中通过粘膜粘附纳米结构递送 KDM6A-mRNA。纳米结构的使用能够增强 KDM6A-mRNA 对膀胱癌部位的暴露并提供持续递送。通过促进 KDM6A 表达，膀胱肿瘤细胞的转移显着减少。此外，载有 mRNA 的纳米结构显示出与其他临床批准药物的协同作用。 104

除了 RNAi 和非编码 RNA，研究还集中在 CRISPR/Cas 系统作为一种强大的遗传工具在膀胱癌治疗中的应用。CRISPR/Cas 系统有利于膀胱癌细胞进展相关因子的鉴定和治疗靶向。例如，使用 CRISPR 系统的全基因组筛选证明了 MSH2 过表达在引发膀胱癌顺铂耐药中的作用。 105 CRISPR/Cas9 和 Cas13 是用于治疗膀胱癌的最常见类型的 CRISPR 系统。CRISPR 系统可以降低 SMAD7e 和 CacyBP 的表达水平，从而抑制膀胱癌细胞的进展。 52 , 106 , 107 , 108、109 迄今为止，只有一项实验在膀胱癌治疗中使用 CRISPR/Cas13a 纳米级递送系统 。 采用水化法合成脂质体，然后加载 CRISPR/Cas13a 以靶向在膀胱肿瘤细胞中表现出上调的 hVEGFR2。纳米结构的粒径为 855 nm，zeta 电位为 25.7 mV。该递送系统有效下调EGFP基因的表达水平以抑制膀胱肿瘤细胞的进展。 110

尽管在将纳米结构应用于膀胱癌基因治疗方面的研究取得了可喜的成果，但仍存在一些问题和局限性。首先是金属和碳基纳米载体尚未用于膀胱癌的基因传递。大多数研究都集中在聚合物纳米颗粒上。另一个限制是大多数研究都涉及 siRNA 递送。然而，miRNA、shRNA 和 CRISPR/Cas9 系统在膀胱癌治疗中的传递在某种程度上被忽视了，应该进行更多的研究来证明它们的靶向传递如何增强它们的抗癌活性。由于基因带负电荷，因此它们与带正电荷的纳米载体进行稳定的络合。因此，除了壳聚糖，在与膀胱癌治疗中的基因络合方面，研究了其他种类的带正电荷的聚合物。数字 2个提供了用于膀胱肿瘤治疗中基因传递的纳米载体的总结。

图 2、用于膀胱癌基因传递的纳米材料。siRNA 是用于膀胱癌治疗的最著名的载入纳米颗粒的基因。miRNA也可用于膀胱癌治疗，最终目的是诱导细胞凋亡和抑制增殖。PLGA，聚d,l-乳酸-乙醇酸共聚物；PLK-1，polo 样激酶 1；siRNA，小干扰RNA

4. 联合交付中的纳米平台

遗传工具的传递促进了它们在基因表达调控方面的功效，而抗癌剂的传递增加了它们的肿瘤抑制活性。包括聚合物基、脂质基、金属基和碳基纳米材料在内的各种纳米结构已被用于共同递送基因和药物，以对抑制癌症进展发挥协同作用。 85 类似的现象也适用于膀胱癌。用癌细胞膜修饰碳酸钙 (CC) 纳米结构，然后加载 miRNA-451 和阿霉素。所得纳米载体的粒径为 100 nm，可有效抑制膀胱癌的进展。通过递送 miRNA-451，纳米载体显着降低 P-gp 的表达水平，以防止药物外流并增加阿霉素在膀胱癌细胞中的内化，从而在体外和体内抑制肿瘤。 111 然而，只有一项实验评估了纳米平台在膀胱癌中共同递送基因和药物的潜力。因此，需要更多的证据来证明 miRNA 与其他抗癌药物如 CP 和 PTX 的组合如何提高它们在膀胱癌治疗中的疗效。此外，由于siRNA 是 抑制 膀胱 癌的有益中流砥柱 ， 112、113、114、115 研究有必要展示 siRNA 和药物联合递送与癌症治疗的结合。此外，由于遗传工具带有负电荷，而抗癌药物可以是亲水性或疏水性的，因此实验应该表明用各种聚合物修饰纳米粒子如何导致形成稳定的复合物以共同递送基因和药物（表 1个).

表格1用于在膀胱癌治疗中递送化学治疗剂的纳米平台

5. 光疗中的纳米平台

红光照射于 1975 年首次用于杀死肿瘤细胞。从那时起，光动力疗法 (PDT) 被认为是治疗癌症的一种有前途的策略。 121 适当的 PDT 需要三个主要成分，包括光活性药物、适当波长的光和分子氧。 121 暴露在光线下后，光活性药物会激发到其三重态，与组织中的氧气相互作用，从而导致活性氧 (ROS) 的产生。PDT被认为是治疗癌症最有前途的方法之一，它具有低副作用并且部分影响邻近细胞和组织。 122 光热疗法 (PTT) 也是另一种微创治疗癌症的方法，它使用光热剂将光转化为能量以消除肿瘤细胞。 123 值得注意的是，PDT 和 PTT 都可以共同利用，以协同方式抑制肿瘤细胞的进展和活力。 124 , 125 , 126 , 127 本节重点介绍 PDT 和 PTT 在膀胱癌治疗中的应用。

目前，由于肿瘤的复发和转移，手术不被认为是治疗膀胱癌的有前途的选择，并且其与化学疗法的结合存在副作用等其他问题。因此，采用 PTT 等创新方法治疗膀胱癌。Fe(III) 掺杂的聚氨基吡咯 (FePPy-NH 2 ) 纳米结构具有高安全性和高达 7.59 小时的血液循环半衰期，用于膀胱癌治疗。纳米颗粒优先靶向膀胱肿瘤细胞，积累率为 5.07%ID/g。在膀胱肿瘤部位聚集后，采用近红外 (NIR) 光提供膀胱肿瘤消融，光热转换效率为 44%，且无复发。 128 PTT 在膀胱癌消融中的效率取决于合成纳米材料的转化效率。在最近一项关于提高纳米结构用于治疗 MIBC 的发热能力的研究中，通过引入扭曲的分子内电荷转移 (TICT) 和分子运动来促进非辐射热的产生。这项工作设计了一种称为 2DMTT-BBTD 的新型分子，其中四苯乙烯充当分子转子，长烷基链接枝噻吩介导 TICT 态形成，并在聚集体中保持分子运动，另一方面，吸电子 BBTD 单元有利于增加 TICT 效应。2DMTT-BBTD 在 808 nm 波长下的近红外辐射吸收能力和 PCE 值为 74.8%。除了 2DMTT-BBTD，将藤黄酸 (GA) 作为热休克蛋白 90 (HSP90) 的抑制剂加载到纳米结构中以防止癌细胞的耐热性。通过用 RGD 肽进行表面修饰，可以促进纳米结构在肿瘤组织中的积累。这些纳米颗粒可以在 MIBC 中提供选择性和有效的 PTT，同时对邻近组织的影响最小，从而抑制膀胱肿瘤的进展（图 3个). 129 总的来说，用配体（例如磷脂酰丝氨酸）对纳米载体进行表面修饰，可以与膀胱癌细胞表面的受体相互作用，这是增加纳米颗粒在肿瘤部位的积累和增强热疗的有前途的策略。 130 这种表面修饰及其对内化的影响将在下一节中详细讨论。

图 3

(a) 注射纳米材料用于 PDT 和抑制膀胱癌进展。(b) 荧光 BBTD+GA + IR780/PEG-RGD 纳米粒子的示意图和 IR780 的化学结构。(c) 静脉注射 BBTD+GA + IR780/PEG-RGD 纳米粒子后肿瘤的体内荧光成像。(d) 静脉注射 BBTD+GA + IR780/PEG-RGD 纳米颗粒后肿瘤荧光变化。(e) 不同器官和肿瘤的离体荧光图像。F) 不同器官的荧光强度。(g) 808 nm 激光照射（0.8 W cm -2 , 20 分钟）后整个小鼠身体的红外热图像。(h) 肿瘤温度评估作为 808 nm 激光照射时间的函数。经 Zeng 等人许可转载。 129 来自威利

另一项研究报道了用于膀胱癌 PTT 的含有 IR-780 的自组装聚合物纳米材料。用透明质酸 (HA) 修饰纳米结构，以选择性地靶向过表达 CD44 受体的膀胱肿瘤细胞。纳米颗粒的粒径为 171.3 nm，并在膀胱肿瘤部位被透明质酸酶降解。这些纳米粒子表现出高光热转换效率，在应用 2.5、5、10 和 20 μg/ml 的纳米结构后，记录的温度升高分别高达 11.2、18.6、26.8 和 32.3°C。在 808 nm 激光照射下，MB-49 细胞的活力降低，体内实验表明纳米结构在膀胱肿瘤组织中积累，并在健康的膀胱壁中部分内化。照射后，肿瘤组织的温度为 48 度。 131 虽然大多数实验都集中在膀胱肿瘤中纳米粒子的 PTT，但也有研究表明 PDT 也有利于膀胱癌消融。

光敏剂的静脉内给药已用于治疗膀胱癌，然而，光敏剂的生物利用度差和全身光毒性的可能性导致光敏剂应用的新方法的发展。在这种情况下，一种新颖的创新方法是基于膀胱内滴注的 PDT。尽管如此，它也存在一些缺点，包括跨粘膜效率差、缺氧调节不足和安全性低。因此，最近开发了用氟化壳聚糖修饰的人血清白蛋白 (HSA) 纳米颗粒，用于共同加载作为抗寄生虫剂的硝唑尼特 (NTZ) 和二氢卟酚 36 (Ce6)，并改善这种跨粘膜屏障的生物相容性。与未修饰的纳米粒子相比，壳聚糖修饰的 HSA 纳米颗粒表现出更高的细胞摄取和生物相容性。Ce6 通过调节膀胱肿瘤细胞的代谢提供 PDT 和 NTZ，并增强 PDT 以抑制肿瘤。 92 卟啉是其他可用作光敏剂的试剂，因为它们坚固耐用，具有产生单线态氧的能力，并具有良好的化学、光、热和氧化稳定性。 132 , 133 , 134 , 135 然而，卟啉在肿瘤部位的不良积累显着降低了它们用作光敏剂的潜力。最近的一项实验合成了杂化纳米载体，该载体由涂有卟啉-壳聚糖的脂质纳米颗粒组成，粒径为 130 nm，zeta 电位为 27.1 mV。尽管卟啉壳聚糖与脂质纳米载体的结合增加了它们的粒径，但这种结合有利于提高这些载体的稳定性并介导它们的自组装和球形形成。这些纳米结构表现出粘膜粘附特性并增加卟啉的内化，从而导致 PDT 和膀胱肿瘤抑制。 136

这些研究表明，PDT 和 PTT 有利于膀胱癌的治疗。值得注意的是，光疗可以与化学疗法和免疫疗法联合应用，协同抑制膀胱癌。与耐药性相似，肿瘤细胞通过过表达热休克蛋白而具有对 PTT 的耐药性。最近的一项研究报道了结合 PTT、葡萄糖诱导的化学动力学疗法 (CDT) 和谷胱甘肽 (GSH) 介导的缺氧缓解的纳米载体。GOx@MBSA-PPy-MnO 2纳米结构通过释放 Mn 2+和增强 H 2 H 2的转化表现出高光热转换效率通过类芬顿反应将单线态氧和羟基自由基转化为单线态氧和羟基自由基，以抑制膀胱肿瘤的进展和减少缺氧。值得注意的是，GOx 诱导葡萄糖催化以增强用于 CDT 的 H 2 O 2的生成。体外和体内实验表明，这种组合对于预防膀胱癌进展和 PTT 耐药具有重要意义（图 4个). 108

图 4

(a) 制备 GOx@MBSA-PPy-MnO 2 NP 的示意图。(b) 它们在高效 PTT/葡萄糖触发的 CDT 和 GSH 触发的膀胱癌缺氧缓解中的应用，(c) 肿瘤重量，(d) 存活率，(e) HIF-1α 的表达水平，和 (f) 肝功能。经 Chen 等人许可转载。

膀胱癌治疗领域的重要进展之一是图像引导 PTT 的发展。这种程序可以了解纳米材料在肿瘤部位的积累和 PTT 在肿瘤上的定位，以防止对正常和健康组织造成损害。为此，Fe(III) 掺杂的聚氨基吡咯 (FePPy-NH 2) 的设计具有高生物相容性和 7.59 小时的半衰期。值得注意的是，制备的纳米结构在膀胱癌部位表现出高积累 (5.07%ID/g)。这些纳米粒子结构中 Fe(III) 和氨基配位的根本原因是提供磁成像和 PTT。纳米粒子的光热转换效率为 44.3%，通过诱导 PTT，可以消融肿瘤进展，同时提供膀胱肿瘤部位的成像。 128

单壁碳纳米管 (SWCNT) 已用于 DOX 递送和提供 PTT。单壁碳纳米管的载药效率为 40%，粒径为 220 nm。这些纳米结构在肿瘤部位显着积累，通过提供化疗和 PTT，它们抑制了膀胱癌的进展。 137 因此，化疗和光疗的结合在膀胱癌治疗中显示出一些有希望的结果。 138 这种益处已在体外和体内研究中得到证实。 139 光疗应用的另一个值得一提的问题是它对免疫系统的影响。据报道，PDT 具有 ROS 过度生成和通过 T 细胞浸润增强抗肿瘤免疫力的能力。然而，PDT 可以增强 PD-L1 的表达以介导免疫抑制。脂质体用于共同递送二甲双胍和 IR-775 以增强 ROS 过度生成并下调 PD-L1 表达以介导膀胱癌的 PDT 和免疫治疗（图 5个). 140 因此，另一种方法是结合光疗和免疫疗法来抑制膀胱肿瘤的进展（表 2个). 从这些讨论中可以得出几个结论，即 PDT 和 PTT 在触发膀胱肿瘤细胞死亡方面具有很高的潜力。PDT或PTT与化学疗法和免疫疗法的应用可以导致膀胱癌的协同治疗。此外，使用纳米结构介导的 PDT 或 PTT 可以抑制膀胱肿瘤细胞的耐药性。值得注意的是，由于膀胱癌细胞对光疗产生耐药性的能力，建议使用热休克抑制剂。

图 5

(a) 纳米材料的合成及其在PDT免疫治疗中的应用。(b) 荷瘤小鼠在不同时间点静脉注射 IR775 或 IR775@Met@Lip 后的实时 NIR 荧光图像。虚线红色圆圈代表肿瘤。(c) 指定治疗后 24 小时小鼠的离体荧光图像。(d) 指定治疗后 24 小时肿瘤组织和主要器官中 IR775 荧光信号的定量。经 Xiong 等人许可转载。

表 2用于膀胱癌光疗的纳米结构

6. 免疫疗法中的纳米平台

近年来，通过改变免疫系统来治疗癌症受到了广泛关注，并且在全球范围内更多的努力致力于在肿瘤领域调节免疫状态。免疫疗法利用患者的免疫系统有利于预防癌症的发展和加强防御机制。 143 在临床过程中使用免疫疗法的第一份报告可以追溯到 1890 年代，当时 William Coley 使用了一种细菌毒素，虽然这项研究的临床结果很小，但它为在癌症治疗中使用免疫系统改变提供了新的见解。 144 长期以来，免疫疗法一直被认为是治疗膀胱癌的一种有前途的选择。 145 用于膀胱癌免疫治疗的最著名药物是卡介苗 (BCG)，它是牛分枝杆菌的一种减毒活体，能够通过提高细胞因子和干扰素-γ的水平来刺激免疫反应，从而抑制膀胱癌的进展癌症。 146、147 检查点抑制剂包括 atezolizumab、pembrolizumab、avelumab和nivolumab 等，广泛用于膀胱癌的免疫治疗 。 145 尽管这些检查点抑制剂在膀胱癌的治疗中取得了一些有希望的结果，并且目前正在临床试验中进行不同的实验，但膀胱癌患者的预后仍然不理想，需要付出更大的努力。癌细胞诱导 PD-L1/PD-1 轴以提供免疫逃逸， 148、149 因此 ，需要新的膀胱癌免疫治疗策略。

如前所述，BCG 可用作膀胱癌治疗中的免疫治疗剂。然而，卡介苗的应用会引起局部和全身的毒性反应，这些不良反应和刺激性症状促使科学家们将注意力集中在卡介苗的靶向递送上。阳离子壳聚糖纳米颗粒用于 BCG 的膀胱内递送，它们的粒径为 269-375 nm，包封效率为 42%。纳米粒子的正 zeta 电位使它们成为 BCG 膀胱内递送的良好纳米载体。载有卡介苗的壳聚糖纳米结构具有高生物相容性，应用后不会产生全身不良影响。这些纳米结构在膀胱癌组织中积累，显着提高了癌症模型的存活率。 150

PD-L1 的过度表达有利于膀胱癌的免疫逃逸。作为上游介质，FGFR3 通过介导其降解来降低 PD-L1 的表达水平，从而增加 T 细胞介导的抗肿瘤免疫，从而减少膀胱肿瘤细胞的进展。 151 另一方面，CALD1 通过 JAK/STAT 信号诱导提高 PD-L1 的表达水平，从而介导膀胱癌的免疫逃逸。 152 因此，免疫逃逸在膀胱癌中是一个复杂的过程，该过程涉及多种机制，其中 PD-L1 起着核心作用。巨噬细胞衍生的外泌体模拟纳米囊泡 (EMV) 已被用于递送 CD73 抑制剂 (AB680) 和 PD-L1 抗体。纳米粒子的粒径为 218.2 nm，zeta 电位为 -13.7 mV。体外和体内实验证明了纳米粒子的高安全性、稳定性和靶向递送至膀胱癌。PD-L1 下调阻止了免疫逃逸，CD73 抑制剂减少了细胞外腺苷的产生。这种联合作用显着提高了膀胱癌中细胞毒性 T 淋巴细胞的浸润，以增强肿瘤免疫治疗（图 6个). 153

图 6

(a,b) 纳米载体的制备及其抑制膀胱癌进展的作用机制。(c) 流式细胞术显示 CD8 + /CD4 + T 细胞比率，D)所有组 ( n = 3) 免疫刺激后的 CD8 + /CD4 +比率 。(e–g) 各组肿瘤组织中的 TNF-α、IFN-γ 和 IL-2 浓度。经 Zhou 等人许可转载。 153 来自 ACS

纳米粒子渗透到膀胱癌组织中对于免疫治疗很重要。此外，可以通过递送化学治疗剂和免疫系统相关因素产生协同作用，以提供化学免疫疗法。氟化壳聚糖具有打开膀胱上皮紧密连接的能力，可用于货物输送。氟化壳聚糖可以用 PEG 和戊二醛修饰以自组装成纳米结构。在膀胱肿瘤部位，纳米结构表面的醛基可以粘附在胶原胺上。然后，氟化壳聚糖打开紧密连接并促进渗透到膀胱肿瘤组织中。吡布星作为化疗剂和 IL-12 作为免疫刺激剂被加载并导致膀胱癌的化学免疫治疗（体外和体内）。 154

尽管研究揭示了纳米粒子在膀胱癌免疫治疗中的明显作用，但在未来的实验中仍存在一些差距有待评估。肿瘤微环境 (TME) 由各种细胞组成，包括 T 细胞、免疫细胞、正常细胞和癌细胞。以往的研究只关注 T 细胞以及它们如何在膀胱癌免疫治疗中受到纳米结构的调控，而忽略了它们与其他细胞的相互作用。此外，巨噬细胞（M1 和 M2）的极化很重要，M2 极化巨噬细胞表现出免疫抑制活性。 155 , 156 , 157 , 158 因此，未来的研究还应着眼于纳米载体在膀胱肿瘤免疫治疗中靶向巨噬细胞（图 7).

图 7、膀胱癌中的纳米颗粒和免疫疗法。肿瘤微环境由各种细胞组成，包括肿瘤细胞、T 细胞、巨噬细胞、正常细胞和癌细胞。具有高生物相容性的纳米粒子可以在血流中循环到达肿瘤部位。然后，载货纳米粒子可以介导肿瘤微环境重塑并调节与免疫系统相关的分子通路，从而抑制癌细胞的免疫逃逸

7. 刺激响应纳米平台

近年来，智能和先进的纳米平台在癌症治疗中的应用引起了人们的广泛兴趣。 159 , 160 , 161 , 162 TME 具有几个独特的特性，可用于开发刺激响应性纳米载体。对 pH、氧化还原和光的响应是用于设计新型和智能纳米粒子的最常见类型的刺激。pH 敏感纳米粒子的功能基于正常细胞和癌细胞 pH 水平的变化。正常细胞和生理介质中的 pH 值大于 7，而癌细胞的 pH 值低于 6，可根据肿瘤细胞的增殖速度、糖酵解和废物的产生而降低。因此，各种对 pH 值敏感的键，如腙、缩醛和顺-乙酰基被用于合成和制备 pH 敏感的纳米载体。pH 敏感纳米粒子广泛应用于肿瘤部位的货物（药物或基因）靶向递送，以促进抗癌药物在癌细胞中的积累。氧化还原是智能纳米载体合成的另一种刺激物，暴露于 GSH 或 ROS 可导致二硫键断裂并在肿瘤部位释放货物。除了氧化还原和 pH 值外，正常细胞和癌细胞在氧含量方面也存在差异。健康细胞含氧量正常且含氧量高 (70 mmHg)，而肿瘤细胞含氧量低且含氧量低 (5 mmHg)。因此，可以使用缺氧作为在肿瘤部位释放货物的刺激物。另一种方法（不太常见但仍然有效）是设计对酶敏感的智能纳米载体。例如，有基质金属蛋白酶 (MMP)，如 MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-11 和 MMP-12 作为 TME 中的酶可以切割连接以从纳米载体中释放货物。这些是可用于制备刺激响应性纳米载体的内源性因素。人们也在努力合成对光等外部刺激敏感的智能纳米粒子。将这种纳米载体暴露在光下会导致货物因温度升高而释放。重要的是，通常情况下，癌细胞与可用于合成热敏纳米载体的其他细胞相比具有更高的温度。人们也在努力合成对光等外部刺激敏感的智能纳米粒子。将这种纳米载体暴露在光下会导致货物因温度升高而释放。重要的是，通常情况下，癌细胞与可用于合成热敏纳米载体的其他细胞相比具有更高的温度。人们也在努力合成对光等外部刺激敏感的智能纳米粒子。将这种纳米载体暴露在光下会导致货物因温度升高而释放。重要的是，通常情况下，癌细胞与可用于合成热敏纳米载体的其他细胞相比具有更高的温度。 163 , 164 本节重点介绍智能纳米载体在膀胱癌治疗中的应用（图 8个)

图 8、癌症治疗中刺激响应纳米粒子的示意图。TME的pH低于正常细胞，因此可用于开发pH敏感的纳米载体。此外， GSH的存在会导致键断裂和货物释放；除了pH响应、酶响应和GSH响应的纳米载体外，还可以开发包括光敏和热敏纳米粒子在内的外部刺激响应纳米载体，以提供热疗并诱导膀胱癌细胞凋亡

姜黄素和锌2+已被加工成胶体分散体以制备具有高生物相容性的纳米复合物，通过增强细胞摄取显着增加货物的治疗指数。此外，该纳米复合物提高了姜黄素作为疏水性药物的生物利用度，可用于姜黄素和 siRNA 的共同递送。纳米复合物呈球形，粒径为 80-500 nm，表面粗糙，适合附着 siRNA。纳米复合物暴露于 TME 导致姜黄素响应酸性 pH 释放，这些带正电的纳米载体有效地将 siRNA 递送至膀胱肿瘤细胞，同时保护其免受酶促降解。除了， 165 pH 敏感脂质体用于治疗膀胱癌。pKa 为 7.2 的 mPEG5kDa-DSPE 和硬脂酰-PEG-polySDM 用于合成脂质体，然后将牛血清白蛋白 (BSA) 作为蛋白质模型加载到纳米颗粒中。所得纳米载体的粒径为 287、235 和 167，脂质体与 MB49 细胞和巨噬细胞的相互作用在 pH 6.5 时比 pH 7.4 时更高。脂质体响应酸性 pH 释放蛋白质，它们有效地将货物运送到膀胱上皮细胞，证明了它们在癌症治疗中作为有前途的纳米载体的作用。 166 大多数实验都集中在膀胱癌治疗中的 pH 敏感纳米载体上。制备了含有 IONPs 的多功能纳米粒子，其核心提供磁性，DOX 作为抗癌药物，磷酸钙 (CaP) 作为外壳以介导 pH 敏感特性。此外，纳米材料被 RGD-藻酸盐功能化，以增强它们对膀胱肿瘤细胞的选择性。这些纳米载体表现出高生物相容性，粒径为 20 nm，并释放货物 (DOX) 以响应 pH 值的变化，并显着增强化疗药物在膀胱肿瘤细胞中的内化，从而在协同癌症治疗中提供 PTT 和化疗。 118

此外，氧化还原反应纳米载体被开发用于膀胱癌治疗。多肽纳米凝胶由具有二硫键的 PLL-P(LP-co-LC) 聚合物制备。10-羟基喜树碱 (HCPT) 通过轻松扩散载入纳米凝胶的核心，从而实现高载药效率。这些纳米凝胶增加了停留时间并促进了货物渗透到膀胱癌组织中。GSH 裂解二硫键的存在与增加货物释放和增强抗膀胱癌增殖活性有关。 167 另一项实验开发了带正电荷的壳聚糖聚合物纳米颗粒，用于递送藤黄酸作为前药。暴露于 ROS 和 GSH 导致药物释放以选择性抑制膀胱肿瘤细胞的进展（图 9). 168 壳聚糖聚合物纳米颗粒通过内吞作用被内化到膀胱癌细胞中，并通过提供刺激反应行为，它们谨慎地聚集在膀胱肿瘤部位（图 9). 168 因此，二硫键导致膀胱癌治疗中氧化还原反应性纳米载体的形成 169 并抑制进展。 170

图 9

(a) GSH 响应性纳米载体的制备及其在膀胱肿瘤细胞中的内化。(b) 体内成像。(c) 膀胱区域的时间相关荧光强度。(d) 3D 荧光分布和 (e) DiI 或 DiI 标记的纳米粒子在膀胱尿路上皮横截面中的荧光分布。经 Xu 等人许可转载。 168 来自爱思唯尔

综上所述，这些研究表明，pH 和氧化还原响应性纳米载体都是很有前途的用于膀胱癌治疗的智能纳米结构。然而，存在一些局限性，包括检查的示例相对较少，需要对其他抗癌药物的递送功效进行更多评估。此外，目前还没有关于外部刺激响应纳米载体应用的报道，这可能是未来研究的重点。刺激响应性纳米载体在体内（动物模型）的强大潜力是它们在膀胱癌部位的高积累。

8. 生物传感和生物成像中的纳米平台

以往的研究强调纳米平台可以有效治疗膀胱癌，是改善患者预后的潜在药物。值得注意的是，纳米粒子可用于膀胱癌的诊断。 171 金属-有机框架 (MOF) 是多孔结晶材料，主要由金属离子/簇组成，它们具有几个重要特征，包括高孔隙率、机械和热稳定性、有机基团的存在和大表面积。 172、173 _ _ MOFs 在癌症诊断领域引起了人们的关注。基于 ZIF-8 的 MOF 被设计用于检测膀胱癌中的端粒酶活性，其中它们被葡萄糖氧化酶 (GOx) 封装的 ZIF-8 (GZIF) 和辣根过氧化物酶 (HRP) 生物矿化，并且该纳米平台能够转化化学能以电检测膀胱癌组织中的端粒酶活性。 174 电化学传感是一种经济实惠的技术，可以使用带有分子印迹聚合物 (MIP) 生物传感的便携式设备来执行。 175 , 176 , 177 核基质蛋白 22 (NMP22) 已被用作膀胱诊断的生物标志物。通过水热方式在传感电极上生长粒径为 214 nm 的氧化锌 (ZnO) 纳米结构。该纳米平台用于尿样和临床试验中 NMP22 的电化学传感，可以检测浓度范围为 128–588 ng/ml 的该生物标志物。 178

另一种用于生物传感的纳米平台是磁性纳米粒子。然而，由于蛋白质在其表面的吸附显着降低了它们在生物传感应用中的特异性，因此它们的效率受到限制。通过沉淀反应制备磁性纳米粒子，然后用 PEI 对其进行修饰，在纳米结构表面提供胺基，从而导致 CBMA 附着在磁性纳米结构上。所得纳米粒子的表面具有羧酸盐，这对于生物传感的目的很重要。与传统的纳米粒子如 PLGA 或 PEI 纳米结构相比，CBMA-PEI 磁性纳米粒子在其表面吸收较低水平的蛋白质。核有丝分裂器蛋白 1 (NuMA1) 被用作生物标志物，因为它证明了在尿路上皮癌中的过度表达，并且纳米平台能够检测到膀胱癌细胞表面的这种生物标志物。因此，其在临床试验中的应用应取得更多进展。 179

除了检测膀胱癌中的生物标志物外，纳米平台还可用于对这种恶性肿瘤进行成像。尽管 MRI、计算机断层扫描和正电子发射断层扫描已被用于膀胱癌的诊断，但绝对需要具有高特异性、分辨率和深层组织穿透力的诊断工具。为此，开发了含有 22 nm 大小的亚铁磁性氧化铁纳米立方体的壳聚糖改性纳米颗粒。用壳聚糖修饰的原因是为了提高 MRI 对比度，纳米结构表现出高稳定性。这些纳米载体优先积累在膀胱癌组织中，而在其他器官中的生物分布较差，用于肿瘤生物成像。 180 值得注意的是，纳米结构可用于检测膀胱癌的生物标志物。从未经处理的尿液中，整合素 α-3 (ITGA3) 可以被纳米结构检测到。为此，设计了涂有凝集素的掺铕纳米颗粒，这种基于 ITGA3 的检测可以区分膀胱癌和 BPH。 181 另一种用于膀胱癌成像的纳米平台是量子点 (QD) 的应用。 182 总体而言，量子点由于其体积小和生物相容性高，在癌症成像和治疗诊断方面是很有前途的药物。 183 由于 CD47 在膀胱肿瘤细胞表面的过度表达，QD 的表面被抗 CD47 修饰以提供膀胱癌成像。QDs 在膀胱肿瘤中积累并显示出高安全性。此外，量子点的膀胱内给药可防止全身给药的副作用。然而，应该对这些纳米材料在临床应用中的长期毒性进行更多研究。 182

9. 癌细胞内化

尽管针对膀胱癌采用了不同种类的治疗方式，但它们在肿瘤部位的低蓄积是一个棘手的问题。例如，合成药物和植物化学物质都广泛用于膀胱癌治疗，它们在肿瘤细胞中的内化率低，限制了它们的治疗指数。核酸药物也存在同样的现象，其在基因表达调控方面的功效受到限制。根据我们之前的讨论，纳米粒子显着增强了膀胱癌细胞对治疗方式的细胞摄取，从而增强了它们的抗癌活性。当前部分显示了纳米载体用于改善膀胱癌治疗方式内化的途径。

细胞表面有特定受体，负责通过称为内吞作用的机制摄取纳米结构。 184 纳米材料的大小和尺寸相当于细胞内细胞器，它们可能会影响生物过程。由于生物体和纳米粒子之间的相互作用，细胞生理学受到很大影响，这种相互作用可以是积极的也可以是消极的。 185 改性和未改性的纳米材料都可以通过内吞作用被细胞内化，内吞作用始于膜内陷和细胞内囊泡的产生。 186 , 187 胞饮作用和吞噬作用是两种主要的内吞途径，它们的区别在于它们内化的纳米粒子的大小。小尺寸的颗粒通过胞饮作用内化，而尺寸大于 500 nm 的大颗粒通过吞噬作用内化。此外，胞饮作用分为网格蛋白介导的内吞作用、细胞膜穴样内陷介导的内吞作用以及网格蛋白和细胞膜穴样内陷非依赖性内吞作用。 188 网格蛋白介导的内吞作用和小窝介导的内吞作用途径是能量依赖性的，负责生物分子的细胞摄取。巨胞饮作用独立于网格蛋白介导和细胞膜穴样内陷介导的内吞作用，它们由肌动蛋白丝驱动（图 10). 189 , 190

图 10

各种内吞途径。巨胞饮作用和胞饮作用是内吞作用的两个主要途径。胞饮作用分为细胞膜穴样内陷和网格蛋白介导的胞饮作用。在这种机制中，纳米粒子与细胞膜结合以内化到细胞中，然后释放它们的货物

纳米粒子的形状、大小和表面电荷是影响膀胱癌细胞内化的因素之一。纳米材料的表面改性会影响它们穿过细胞膜并积聚到膀胱肿瘤细胞中的能力。据报道，来自壳聚糖和 HA 的杂化纳米材料可用于递送含有 HRP 和吲哚-3-乙酸 (IAA) 的酶/前药复合物，以抑制膀胱癌的进展。HA-壳聚糖纳米颗粒的粒径为 158 nm，由于 IAA 和 HRP 的加载，它们的尺寸分别增加到 170 和 200 nm。纳米材料的zeta电位在+20.36至+24.40 mV范围内，表现出较高的稳定性。它们的封装效率高达 90%，并且表现出较高的初始释放 (72%)。 191 虽然混合纳米颗粒在膀胱肿瘤细胞中的内化机制尚未得到评估，但由于 HA 的修饰，它们可以选择性地结合细胞表面的 CD44 受体，通过受体介导的内吞作用进行内化。HA 和 CD44 之间的相互作用已在先前的实验中得到证实。 192 , 193 , 194 例如，一项实验制备了含有 IONP 的膀胱内粘膜粘附水凝胶，用于逆转膀胱癌的耐药性。使用水凝胶的原因是 IONPs 不能在肿瘤部位充分积累，此外，增加 IONPs 中的铁水平可通过诱导铁死亡促进其在化学敏感性方面的功效。IONPs 用 HA 修饰，它们通过内吞作用选择性地内化到过度表达 CD44 受体的膀胱肿瘤细胞中。 195 作为功能性和非功能性纳米材料都可以利用内吞作用在膀胱肿瘤细胞中内化这一说法的证据，一项研究报告称，载有甲氨蝶呤的磁性纳米结构可能通过受体介导的内吞作用内化。 196 尽管研究表明纳米粒子有可能通过内吞作用进入膀胱肿瘤细胞， 197 在未来的研究中应该解决的主要差距和局限性。修饰和未修饰的纳米载体都可以通过胞吞作用内化到膀胱癌细胞中，但是，只有受体介导的内吞作用已经通过研究进行了研究，并且应该对网格蛋白和细胞膜穴样内陷介导的内吞作用进行实验，以将纳米粒子内化到膀胱肿瘤细胞中。此外，内吞作用的评价只是机制上的，但还没有关于纳米粒子的大小、形状和表面电荷对膀胱癌细胞内化的影响的报道，这也应该被考虑在内。最后，这些研究仅限于体外，当纳米材料被引入血液循环时，会在其上形成一种蛋白质冠，这会影响它们在膀胱癌细胞中的命运和内化，

10. 临床转化

桌子 3个总结了纳米结构在临床上用于治疗膀胱癌患者的应用。纳米材料已经进入临床，但仍有一些问题需要解决。临床试验的数量很少，无法提供关于纳米材料的疗效或其在膀胱癌患者中的长期生物相容性的绝对结论。因此，应根据临床前研究得出概率和结论，为即将进行的临床试验提供前景。第一个问题与纳米材料的安全性有关。基于这些实验，包括聚合物、脂质、碳和金属纳米粒子在内的各种纳米材料已被用于膀胱癌的治疗和诊断。然而，聚合物可以降解成单体，未来的研究应该表明这些单体如何影响细胞中的生物事件，是否有任何与它们相关的严重不利影响？此外，金和 IONPs 等金属纳米粒子可诱导正常细胞死亡，应确定其最佳浓度以用于未来的临床应用。有趣的是，研究表明，用壳聚糖、透明质酸等天然产物对纳米材料进行改性，可以提高纳米材料的生物相容性，前景广阔。研究证实了纳米材料的高稳定性；因此，它们对于通过增加其血液循环时间来提高化学治疗剂的治疗指数具有重要意义。 11).

表3使用纳米粒子治疗膀胱癌的临床试验

图 11、纳米平台在膀胱癌治疗中的临床应用，重点关注利弊。纳米结构主要被推荐用于膀胱癌治疗中的药物输送。临床应用需要考虑规模化生产、可承受性、生物相容性和稳定性等因素

11. 结论和评论

近年来，泌尿系统癌症的治疗备受关注。膀胱癌的治疗对医生来说仍然相当具有挑战性，因为肿瘤细胞表现出异常的增殖和侵袭，并且在大多数晚期病例中，它们具有产生耐药性的能力，导致化疗失败。因此，应使用新方法治疗膀胱癌，本综述总结了这一点，重点是纳米材料。总体而言，两种药物包括植物化学药物和具有抗癌活性的合成药物已被用于治疗膀胱癌。然而，这些化合物的生物利用度差限制了它们的临床应用。尽管药物结构的化学修饰或药物再利用分别被认为是提高生物利用度和预防化学耐药性的有前途的选择，但这些方法似乎不足以完全根除膀胱癌细胞。因此，纳米材料可以显着增强抗癌药物在膀胱肿瘤细胞中的内化，从而增强其治疗指数并降低癌细胞的存活率。纳米材料的另一个应用是基因传递。尽管siRNA、shRNA和CRISPR/Cas是可用于膀胱癌治疗的遗传工具，但由于其在肿瘤部位的降解和积累等缺点，它们的临床应用几乎是不可能的。值得注意的是，

TME 中的相互作用导致膀胱癌的进展。巨噬细胞是癌症进展的重要和关键参与者，但纳米材料对它们在影响膀胱肿瘤恶性肿瘤方面的调节却被忽视了。此外，与纳米材料介导的免疫疗法诱导相关的研究是有限的，在未来的挑战和希望的实验中应该考虑这些研究。有趣的是，纳米粒子可用于 PDT 和 PTT，在 PDT 中，它们可提高 TME 中的 ROS 水平以诱导细胞死亡。在 PTT 中，温度升高（体温过高）会刺激细胞死亡。这两种策略不仅降低了膀胱癌细胞的活力，还增加了肿瘤细胞对化学疗法和免疫疗法的敏感性。膀胱癌治疗的进展之一是智能纳米载体的开发。氧化还原和 pH 敏感纳米粒子可以设计用于通过在肿瘤部位释放货物（基因或药物）来治疗膀胱癌。最后，据报道纳米颗粒通过内吞作用进入膀胱肿瘤细胞。

值得注意的是，纳米结构已被引入临床治疗膀胱癌。然而，其中一些已经被终止，因此，关于它们在临床上的疗效还不能得出绝对的结论。然而，根据临床前研究，将纳米材料引入治疗膀胱癌是一种很有前途的策略，应考虑纳米材料的安全性、可负担性和大规模生产，以实现更广泛的临床应用。

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