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Biomolecules：纳米递送技术——mRNA疫苗的研究新方向

已有 178 次阅读 2026-3-24 16:18 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

新冠疫情让mRNA疫苗这一项生物技术被人们广泛熟知。但很多人并不知道，mRNA疫苗真正的核心难题，并不在mRNA本身，而在于如何把它安全、稳定、精准地送进人体细胞。近日发表于 Biomolecules 的综述文章“Revolutionizing mRNA Vaccines Through Innovative Formulation and Delivery Strategies”，系统梳理了当前mRNA疫苗递送领域的最新进展，从脂质纳米颗粒 (LNP) 到DNA纳米结构，全面展示了一场正在发生的“递送技术革命”。

mRNA递送

mRNA作为一种天然存在的遗传物质，理论上安全、可编程、生产速度快，是理想的疫苗和治疗工具。但在真实的生物环境中，mRNA极易被体内核酸酶降解，并且因为难以穿越细胞膜，易聚集或失活，还会因为免疫激活过强反而影响翻译效率。正因如此，单独注射mRNA几乎无法产生有效免疫反应。真正让mRNA疫苗走向成功的关键，是一整套递送系统——递送载体。

mRNA递送载体

脂质纳米颗粒 (LNPs)

LNPs通常由四部分组成：可离子化阳离子脂质、胆固醇、磷脂和PEG-脂质LNPs可以将mRNA包裹其中，保护其不被降解，并通过内吞作用进入细胞。在内体酸性环境下，脂质电荷发生变化，促使mRNA释放到细胞质中完成蛋白翻译。研究指出，通过化学结构优化和免疫佐剂整合，LNP不仅能提升递送效率，还能精准调控免疫强度。

聚合物纳米颗粒

聚合物载体具有高度可设计性，可通过调节分子结构实现更长效、更靶向的递送。如聚β-氨基酯 (PBAE) 可显著提升mRNA表达效率；可吸入聚合物纳米颗粒，为呼吸道疫苗和肺部疾病提供新思路；经过特殊设计的聚合物纳米载体可靶向树突状细胞，增强抗肿瘤免疫。

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聚合物纳米颗粒和树枝状大分子结构

树枝状大分子纳米颗粒

树枝状分子具有高度分支结构，能高效结合mRNA并促进精确递送。通过表面修饰，可在递送效率与细胞毒性之间取得平衡，在癌症疫苗和基因治疗中前景广阔。

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树枝状大分子的示意图

多糖基纳米颗粒

天然来源的壳聚糖、透明质酸、多肽等多糖材料经过改造产生的纳米颗粒，因其良好生物相容性和免疫调节特性备受关注，这类载体尤其适合黏膜系统给药。

肽基纳米颗粒

肽分子和纳米颗粒可通过自组装形成复合物保护mRNA，促进细胞摄取和细胞内递送。这些纳米颗粒的一个优势是能够针对特定靶向进行定制，通过调整氨基酸的组成，可以整合多样功能以改善 mRNA 的递送，实现器官特异性递送。

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mRNA 疫苗递送中脂肽纳米复合物的结构

其他纳米颗粒

碳基与金属纳米材料：通过碳纳米管、金属-酚网络等新材料与纳米颗粒结合而成，显示出良好mRNA保护与递送潜力。DNA纳米结构：利用DNA自组装技术构建精准载体，具备pH响应释放能力。杂化纳米颗粒：融合了脂质与聚合物优势，提高稳定性和负载效率。脂质体和细胞外囊泡：具备天然递送能力，生物相容性极佳，这些颗粒提高了 mRNA 递送的有效性，显著提升了细胞摄取和转染率。

面临挑战与发展方向

尽管技术不断进步，mRNA递送仍面临以下核心挑战。

储存与运输：多数mRNA疫苗需-20°C至-80°C保存，限制了其全球可及性。冻干技术是重要发展方向；

免疫毒性：部分载体可能引发非特异免疫反应或自身免疫问题；

靶向精度：如何实现器官/细胞特异性递送，减少脱靶效应；

临床转化：从实验室到临床，需克服规模化生产、质控与监管审批等复杂环节。

未来mRNA递送系统将朝着以下方向发展。

刺激响应型载体：实现pH、温度、酶触发释放；

非侵入递送路径：口服、鼻喷等途径提升接种可接受度；

长效稳定保存：通过冻干、载体修饰实现常温储存。

结语

总之，mRNA疫苗递送技术的进展显著提升了治疗效果，纳米载体在确保疫苗安全传递至靶细胞方面发挥了重要作用。尽管取得了显著成果，仍面临免疫优化、毒性降低和冷链存储等挑战。未来，通过合理的修饰和刺激响应型纳米载体的开发，能够进一步提升mRNA的递送效率，减少副作用和毒性风险。随着研究的深入，纳米载体在mRNA治疗中的潜力将继续拓展，为疫苗和基因治疗带来更多突破。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2218-273X/15/3/359