血管滲漏,引流不暢
生長中的腫瘤需要快速的血液供應,因而觸發了迅速而雜亂的血管生成。這些新血管做工粗糙:管壁存在健康血管所沒有的縫隙,有時寬達數百奈米。與此同時,腫瘤的淋巴引流——正常情況下清除組織中液體和大顆粒的系統——很差甚至缺失。兩者相加,便得到增強滲透與滯留(EPR)效應:合適大小的顆粒從血液中滲出進入腫瘤(增強滲透),隨後因無處引流而滯留於此(滯留)。
由於 EPR 不需要任何歸巢分子——它純粹依靠尺寸和腫瘤有缺陷的「管路」起作用——它是被動標靶的教科書級引擎。游離的小分子藥物在各處自由出入,得不到任何好處。但若把該藥包入大約 10 到 200 奈米的奈米粒或脂質體中,載體便大到無法離開正常血管,卻又小到足以穿過腫瘤縫隙。
在循環中停留得足夠久
EPR 很慢:足夠多的載體滲入腫瘤可能需要許多小時。這只有在載體能在血液中存活那麼久的前提下才行得通。未加保護的顆粒會很快被識別為異物,幾分鐘內就被肝臟和脾臟清除。解決辦法是 PEG 化——在表面包覆柔性的聚乙二醇鏈,形成一層水化屏障,使顆粒躲過清除。其結果是一種長循環的隱形奈米粒,能在血液中久留,給 EPR 留出發揮時間。
Surface area to volume — why small carriers leak and big ones do not
A particle slips through a vessel gap only if it is smaller than the gap.
Healthy vessel junctions ~ <2 nm (tight); tumour gaps ~ 100-800 nm.
Design window for EPR carriers:
too small (<8 nm) -> cleared by kidney filtration, gone in minutes
sweet spot -> ~10-200 nm: stays in normal vessels, leaks into tumour
too large (>400 nm) -> trapped/cleared, poor circulation
Worked check: a liposome of diameter d = 100 nm
radius r = 50 nm -> passes 100-800 nm tumour gaps = YES leaks in
cannot cross <2 nm healthy junctions = stays in blood
Conclusion: 100 nm sits inside the EPR design window. Good.