多糖功能化的金、銀、氧化鐵納米顆粒已成為癌癥納米醫學中極具前景的siRNA遞送載體。通過天然多糖如殼聚糖、透明質酸、葡聚糖和藻酸鹽進行功能化，能夠顯著增強這些金屬納米顆粒的生物相容性、靶向能力和治療效能。這種功能化策略不僅穩定了納米顆粒，防止其聚集，還賦予了受體介導的胞吞能力，并改善了siRNA的細胞內遞送效率。

癌癥以機體特定區域細胞的失控性增殖為特征，具有侵襲其他器官和組織并最終導致死亡的能力。小干擾RNA因其能夠以高序列特異性沉默基因而備受關注，但其臨床轉化面臨穩定性差、易被核酸酶降解、細胞膜穿透困難及內涵體逃逸效率低等諸多挑戰。基于納米技術的遞送系統，特別是金屬納米顆粒，為克服這些障礙提供了有力工具。金、銀和氧化鐵納米顆粒因其獨特的理化性質、易于表面修飾和固有的治療活性而成為有吸引力的遞送平臺。然而，裸露的金屬納米顆粒存在固有毒性、易聚集和生物相容性差等問題，因此需要創新的表面工程策略。多糖功能化代表了一種下一代策略，利用多糖的生物相容性、可生物降解性和功能多樣性來克服納米顆粒介導的siRNA遞送的生物學屏障。盡管前景廣闊，但多糖功能化金屬納米載體的系統優化，特別是在siRNA負載效率、細胞內運輸和腫瘤微環境響應性方面，仍存在關鍵空白。現有綜述往往缺乏對機制通路、不同金屬納米顆粒的比較評估以及人工智能驅動優化策略的整合性討論。本文旨在通過提供一個全面、基于機制且人工智能增強的視角，來填補這些關鍵空白。

多糖功能化金屬納米顆粒代表了癌癥納米醫學的一個前沿，提供了整合治療遞送、成像和診斷功能的多功能平臺。多糖與金屬核心的協同作用不僅增強了納米顆粒的理化穩定性和生物相容性，還通過表面官能團促進了與生物靶點的特異性相互作用。在機制上，多糖既作為穩定劑也作為靶向劑，提供空間位阻防止納米顆粒聚集，同時實現腫瘤細胞中受體介導的內吞作用。這些功能化納米顆粒通過靜電和配體-受體相互作用與細胞膜相互作用，改善內化和細胞內運輸，最終增強siRNA等治療性載荷的遞送。多糖鏈上豐富的官能團允許進一步的化學修飾，從而能夠調節藥物釋放曲線、增強內涵體逃逸并減少脫靶效應。

金納米顆粒因其化學惰性、優異的生物相容性和表面等離子體共振特性而受到廣泛關注，這使其能夠實現高效的光熱轉換和光學成像。其高表面積體積比有利于siRNA等治療劑的高效負載。銀納米顆粒具有新興的抗癌潛力，其作用機制包括產生活性氧、破壞線粒體和誘導DNA損傷。然而，對其長期安全性和脫靶效應的擔憂需要對其尺寸、表面涂層和劑量進行仔細控制。氧化鐵納米顆粒，特別是超順磁性氧化鐵納米顆粒，具有獨特的磁學性質，可實現磁共振成像、磁熱療和磁引導藥物遞送。它們的超順磁性確保了快速的磁響應而無殘留磁化，降低了體內的聚集風險。每種金屬納米顆粒在癌癥納米醫學中都呈現出獨特的優勢和局限性。功能化策略的選擇深刻影響著所得納米載體的理化特性，如流體動力學尺寸、Zeta電位、膠體穩定性和表面化學，進而影響與生物系統的相互作用。

多糖作為多功能和生物相容性大分子，在金屬納米顆粒的功能化中展現出關鍵優勢。其天然豐度、可生物降解性、低免疫原性和結構多樣性使其能夠應對siRNA遞送的關鍵挑戰。結構上，多糖提供了豐富的官能團，便于與金屬納米顆粒表面進行共價或非共價相互作用，從而實現穩定的涂層或結合。殼聚糖因其在生理pH下的固有陽離子性質而備受關注，這促進了與帶負電的siRNA分子的靜電相互作用，從而提高了負載效率并保護siRNA免受酶降解。葡聚糖是一種由葡萄糖單元組成的中性多糖，廣泛用于涂覆氧化鐵納米顆粒，它提供了一個親水外殼，可最大限度地減少納米顆粒聚集，延長全身循環時間。透明質酸是一種帶負電的多糖，通過CD44介導的內吞作用表現出主動的腫瘤歸巢能力，改善了治療化合物的位點特異性遞送，同時減少了脫靶積累。其他多糖如藻酸鹽、肝素、支鏈淀粉和瓊脂糖也已被探索用于金屬納米顆粒的功能化。關鍵的是，多糖的選擇不僅影響納米顆粒的理化穩定性，還影響其生物學性能。因此，必須定制多糖選擇和功能化策略，以優化保護、靶向和治療物質的胞質遞送效率之間的平衡。

金屬納米顆粒的多糖功能化是提高其癌癥治療性能的關鍵策略。各種化學和物理方法被用來實現功能化。共價鍵合方法，如碳二亞胺介導的酰胺形成或硫醇-金鍵連接，通常用于將多糖鏈穩定地連接到納米顆粒表面。非共價策略，包括靜電吸附、氫鍵和疏水相互作用，提供了簡便的功能化途徑，但在體內的穩定性可能較弱。將反應性官能團引入多糖主鏈擴展了其在納米顆粒功能化中的多功能性。靶向配體結合代表了另一種關鍵的功能化策略，通過將葉酸、肽、抗體或適體偶聯到多糖殼上，可以實現對癌細胞上過表達受體的主動靶向。刺激響應功能化是一種新興策略，可在多糖涂層中摻入pH敏感連接子、氧化還原敏感的二硫鍵、酶可裂解基序或光熱劑，從而在酸性、還原性或酶活性腫瘤微環境中實現控制釋放。多層功能化方法，如層層自組裝，為微調納米顆粒特性提供了額外的機會。重要的是，功能化策略的選擇深刻地影響了納米載體的物理化學特性，進而影響了生物相互作用。

siRNA作為一種高效的工具，能夠以高精度沉默驅動腫瘤生長、轉移、耐藥性和抗凋亡過程的基因，在癌癥治療中展現出巨大前景。然而，其臨床應用受到生物體液中的不穩定性、快速清除、非特異性攝取以及低效的細胞內存作用和內涵體釋放的限制。金屬納米顆粒作為穩健的核心被探索，當這些金屬納米顆粒用殼聚糖、透明質酸、葡聚糖或其衍生物等功能化時，所得雜化系統結合了生物相容性、增強的膠體穩定性、實現靶向遞送的能力，同時促進siRNA的控制釋放。

納米顆粒的特性，如形狀、尺寸、剛性、質地、電荷、表面官能團和親脂/親水特性，會影響細胞攝取的具體途徑。例如，尺寸在10-50納米范圍內的納米顆粒被發現具有最佳的細胞攝取效率。球形納米顆粒比非對稱納米顆粒顯示出更高的細胞內化效率。表面電荷在納米顆粒的細胞內在化中起著重要作用，由于細胞膜含有陰離子磷脂，帶正電的納米顆粒比中性和帶負電的納米顆粒能更有效地與細胞膜相互作用。被內涵體囊泡捕獲的納米顆粒會經歷溶酶體降解或非生產性胞吐作用，這阻礙了siRNA的遞送及其治療潛力。因此，用于siRNA遞送的載體應能對抗內涵體屏障，將siRNA釋放到細胞質中。內體溶解劑可以通過各種機制破壞內涵體膜，包括pH變化、結構變化和孔形成。陽離子聚合物如聚乙烯亞胺可減少內涵體膜的完整性并刺激膜孔的形成。這些可以與多糖結合使用，以在提供內涵體逃逸功能的同時，提高siRNA的負載能力。刺激響應性多糖，如殼聚糖的pH敏感性，使得siRNA能夠在內涵體或腫瘤組織等酸性環境中釋放，而透明質酸可以在許多癌癥中過度表達的透明質酸酶存在下降解。這些策略可以通過保護siRNA免受酶和酸性pH的影響，然后以可控的方式釋放它們，來增強siRNA的治療性能。

研究表明，多糖包被或結合的金屬納米顆粒可以顯著提高體外和體內的基因沉默效率，降低脫靶毒性，并允許siRNA與化療或光熱劑共同遞送。例如，用二異丙基乙胺和硫醇基團接枝的殼聚糖聚合物功能化在金納米顆粒表面，然后負載siRNA分子，顯示出高負載能力、pH響應性、高細胞攝取和良好的基因敲低能力。從石榴果皮中提取的多糖PSP001與金納米顆粒結合，用于化療藥物阿霉素和基因HER2 siRNA的共遞送，該體系顯示出pH敏感的釋放和顯著的抗癌活性。金納米顆粒、透明質酸和聚乙烯亞胺的組合被用于生產具有多模式治療能力的靶向納米藥物遞送系統。基質金屬蛋白酶-2敏感肽連接的金納米棒功能化殼聚糖聚合物用于遞送熱休克蛋白70沉默RNA，該復合物通過基因治療和光熱治療的聯合作用誘導細胞毒性效應。葉酸功能化的、負載超順磁性氧化鐵并復合siRNA的磁性陽離子直鏈淀粉納米顆粒可有效壓縮siRNA形成穩定的納米顆粒，同時顯示出高轉染效率。由殼聚糖、聚己內酯和聚乙二醇-透明質酸組合的氧化鐵納米顆粒用于生產用于靶向遞送治療化合物的納米膠囊。腫瘤微環境在癌癥發展、生長和轉移中起著關鍵作用。多糖功能化金屬納米顆粒可通過靶向癌癥相關成纖維細胞、重編程腫瘤相關巨噬細胞和調節免疫檢查點來重塑腫瘤微環境。例如，負載缺氧誘導因子-1α siRNA的殼聚糖-透明質酸納米顆粒可以有效敲低缺氧誘導因子-1α基因表達，并克服胰腺癌中缺氧驅動的治療抵抗。負載Wnt16 siRNA的脂質體-透明質酸-魚精蛋白納米顆粒可顯著敲低Wnt16，從而防止癌細胞的生長和侵襲。由透明質酸、硫醇化殼聚糖、HIV-1衍生的TAT肽和三甲基殼聚糖制備的靶向納米顆粒用于遞送針對PD-L1和STAT3的兩種siRNA，該納米系統顯示出顯著的黑色素瘤生長抑制作用。

將人工智能集成到多糖功能化金屬納米顆粒的設計和開發中，為改進癌癥納米醫學中的siRNA遞送提供了一種變革性方法。人工智能能夠通過系統地探索控制納米載體功效和安全性的高維理化參數空間，進行預測建模和數據驅動的優化。在用于siRNA遞送的多糖功能化金屬納米顆粒設計中，AI驅動設計對于管理金屬核心特性、多糖化學和siRNA縮合效率之間復雜的相互依賴關系尤其有價值。人工智能工具，如遺傳算法和深度神經網絡，用于優化金、銀、氧化鐵納米顆粒與靶向配體、聚乙二醇化和pH響應涂層的功能化策略。這些模型模擬siRNA和多糖涂層之間的相互作用，以確保在不損害納米顆粒完整性的情況下進行有效的靜電或共價封裝。人工智能進一步幫助選擇或設計可生物降解的連接子和刺激響應基團，以增強對腫瘤微環境的響應性siRNA釋放或內涵體逃逸。通過迭代學習，這些模型可以根據實驗數據進行調整，不斷改進設計結果，減少對試錯實驗的依賴。對于多糖功能化金屬納米顆粒，膠體穩定性和生物相容性受到多糖分子量、取代度和表面異質性的強烈影響，這使得在沒有基于AI的預測模型的情況下，經驗優化效率低下。通過在包含理化特性、Zeta電位、流體動力學直徑和涂層厚度的數據庫上訓練機器學習模型，研究人員可以預測納米顆粒在生理環境中的聚集行為、調理作用和免疫識別。人工智能模型可以評估不同多糖涂層在減少蛋白質吸附、延長循環半衰期和最小化免疫原性方面的有效性。此外，人工智能驅動的藥代動力學建模可以預測納米顆粒的生物分布、腫瘤積累和清除途徑，從而指導體內給藥方案的設計。將人工智能與機械模型或多尺度模擬相結合，可以更深入地了解納米顆粒-細胞相互作用和細胞內運輸動力學。最終，人工智能和機器學習在優化多糖功能化金屬納米顆粒用于siRNA遞送方面的整合，代表著向更理性、高效和個性化的癌癥納米醫學發展的范式轉變。通過利用數據驅動和物理信息模型的力量，研究人員可以加速智能納米載體的設計，這些載體具有最佳的療效、安全性和臨床轉化潛力。