肝脏是人体内最大的代谢器官，承担着体内绝大多数物质的代谢、存储、转运等；它还是消化腺体，可以分泌胆汁促进消化。当肝脏本身发生器质性改变，导致肝脏功能受损或者异常时，发生如脂肪肝、酒精肝、肝炎、肝硬化、肝血管瘤、肝癌等肝脏病变，将打破人体内环境平衡给人体带来巨大危害。目前针对终末期肝病最有效的方法是原位肝移植，但其存在供体来源紧张、手术创伤大、免疫排斥反应高、多并发症以及费用昂贵等缺点而不能广泛应用。干细胞具有高增殖性与多向分化潜能，其移植侵入性小、并发症少、技术简单、可重复使用，可以作为一种肝脏疾病的代替治疗策略。
干细胞可以在体外分化再生为肝细胞或组织解决肝移植供体来源紧张的问题；或直接被移植进入体内再诱导分化为肝细胞，有效促进肝再生，部分代替坏死肝细胞，维持肝脏功能。纳米技术的高速发展进一步促进了肝脏疾病的干细胞疗法。在体外纳米材料可以作为细胞质基质维持干细胞分化为肝样细胞，或维持肝细胞功能保护其细胞活力，为之后的体内移植提供便利。有研究显示纳米 3D 支架可以模拟天然肝脏微环境，维持体外肝细胞形态与功能，3D 纳米共培养系统将肝细胞与成纤维细胞共培养，可促进肝细胞形成集落。在体内，纳米材料主要作为药物载体负载生物活性分子[如 RNA(miRNA、siRNA)、信号因子(如 HGF、GABA、5-HT 和 VEGF 等)]调控干细胞微环境促进干细胞增殖分化为肝细胞，从而对肝脏疾病治疗起到帮助作用。
Liang 等制备了一种纳米粒子(MRINs)，它由间充质干细胞为核心(PLGA 包裹间充质干细胞携带的再生因子)和红细胞膜外壳组成。MRINs 静脉注射，可降低促炎细胞因子的循环水平，降低肝脏细胞凋亡率，促进肝脏再生，增强其功能，最终提高了急性肝衰竭小鼠的存活率[1]。Wang 等发现聚乙烯亚胺(PEI)修饰的二氧化硅纳米颗粒负载生长因子可被鼠源胚胎干细胞持续内化，并基于此开发了生长因子持续传递系统，负载激活素 A、酸性 FI 母细胞生长因子(FGF)和肝细胞生长因子(HGF)等在体外成功将小鼠胚胎干细胞诱导为肝细胞样细胞[2]。分化完成的细胞活力未被影响，在体内可进一步被该系统诱导成为更成熟的分化形式，有效恢复损伤肝脏。此外，在干细胞治疗过程中纳米材料亦可起到标记干细胞的作用，示踪以揭示治疗及代谢途径，帮助诊疗。
图1 纳米药物和纳米材料用于肿瘤治疗领域的示意图
肿瘤是世界范围内的医学难题，其治疗难点之一就是肿瘤的精准靶向问题。目前肿瘤的靶向主要是通过纳米材料的增强渗透和保留(EPR)效应来实现被动靶向，但存在难以靶向深部肿瘤、巨噬细胞清除等诸多阻碍。干细胞的归巢特性可以帮助纳米材料靶向肿瘤并增加纳米材料的生物相容性。在这里，干细胞被用作为载体，传递基因编码的调亡蛋白、免疫调节剂、肿瘤病毒或纳米药物等进行对肿瘤的抑制与杀伤，以治疗癌症。而实际上干细胞自身与肿瘤之间也存在相互作用，如间充质干细胞可以通过介导下调 Wnt/β-catenin 信号通路、下调同源性磷酸酶-张力蛋白(PTEN)/磷脂酰肌醇-3-羟激酶(PI3K)信号通路直接抑制肿瘤生长[3]，可以调控肿瘤细胞周期或者直接阻滞肿瘤停于某一细胞周期以抑制肿瘤生长[4]，还可以通过分化为抗原提呈细胞抑制肿瘤生长发展[5]。
当我们在这些体系中引入纳米粒子，纳米粒子本身就对免疫系统、信号通路有着一定的调控作用。如氧化铁纳米颗粒可以通过诱导肿瘤组织中巨噬细胞向炎性表型极化来抑制肿瘤生长[6]。这样纳米粒子就可以与干细胞协同作用，产生更好的抗肿瘤效果。然而干细胞在某些方面又对肿瘤起着促进作用，如参与改造肿瘤微环境、帮助肿瘤免疫逃逸[7]、促进肿瘤血管生成等促进肿瘤的生长发展[8]，所以使用干细胞疗法治疗疾病时需要将干细胞的致瘤风险性纳入考虑范围。此外，事实上还存在与肿瘤相关的一种特殊的干细胞——“癌症干细胞”[9]，又称为肿瘤启动细胞，是一种小的恶性肿瘤细胞亚群，能快速增殖分化为各种肿瘤细胞，具有较强的自我更新能力，转移扩散能力和耐药能力。目前许多纳米粒子被用于靶向肿瘤干细胞以抑制肿瘤生长及其转移[10]。
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