超声响应仿生超疏水载药介孔硅的研制与效果评估

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Truth_Tiger
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本研究旨在研制一种高载药率的超声响应仿生药物载体,实现化疗药物的可控释放,同时,利用超声的空化效应破坏肿瘤血管,将药物载体递送到肿瘤细胞,在肿瘤部位进行药物释放并产生活性氧协同抑制肿瘤,针对肿瘤血管和肿瘤细胞实现肿瘤的多重靶向治疗,以此来增强肿瘤治疗效果并减少化疗药物对全身的毒副作用。本研究主要包括以下两个部分:第一部分仿生超疏水载药介孔硅纳米粒的制备及性质评价目的:制备仿生超疏水载药介孔硅纳米粒(F-MSN-DOX@RBC)并评估其性质。方法:(1)软模板法合成具有开放立方孔道的介孔硅纳米粒(MSN),1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷修饰合成超疏水介孔硅纳米粒(F-MSN),比表面积及孔径分析仪检测MSN比表面积和孔径,热重分析法检测氟碳链修饰情况。(2)采用溶剂挥发法将盐酸阿霉素(DOX)装载于F-MSN内,多功能酶标仪检测F-MSN-DOX中药物含量,计算药物包封率及载药率。(3)收集C57BL/6小鼠血液提取红细胞膜,使用微型脂质体挤出仪制备大小均一的红细胞膜囊泡。(4)使用超声破碎仪将红细胞膜囊泡包裹在F-MSN-DOX表面,制备F-MSN-DOX@RBC纳米粒,流式细胞学技术(FCM)定量红细胞膜囊泡对F-MSN的包覆情况,SDS-PAGE电泳检测不同阶段红细胞膜表面蛋白表达情况。(5)透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、粒径电位分析仪对各种纳米粒的形貌、粒径、粒子浓度、表面电位等进行分析。(6)体外模拟DOX释放行为,多功能荧光酶标仪检测不同组别DOX释放情况。(7)含有相同DOX浓度的F-MSN-DOX和F-MSN-DOX@RBC分别与前列腺癌细胞RM-1或者巨噬细胞RAW264.7共同孵育不同时间,流式细胞仪定量细胞对纳米粒的吞噬情况。结果:(1)氮气吸脱附等温线数据分析显示,MSN的BET比表面积、总孔体积和BJH模型孔径分别为798.63 m~2/g、0.71 cm~3/g和3 nm。(2)热重分析测得MSN和F-MSN从室温升温到800℃过程中分别失重8.50%和38.63%,说明F-MSN中氟碳含量约为30%。(3)间接法检测DEE和DLE得到F-MSN-DOX的药物包封率为98.54±1.54%,载药率为49.63±0.39%。(4)FCM测得红细胞膜囊泡对F-MSN纳米粒的包覆率达84.57±3.76%。(5)合成的MSN、F-MSN、F-MSN-DOX、F-MSN-DOX@RBC性质稳定,粒径分别为153.7±86.2 nm、171.1±53.9 nm、211.2±72.4 nm、232.6±78.8 nm,浓度分别为1.62×1010±2.98×10~8particles/m L、1.44×1010±2.42×10~8particles/m L、8.37×10~9±1.16×10~8particles/m L、8.19×10~9±2.30×10~8particles/m L,表面电位分别为-17.97±0.60 m V、-19.03±0.62 m V、-21.70±3.18 m V、-35.57±0.74 m V。(6)TEM显示各种纳米粒大小均匀,分散良好,MSN内部有规则排列的网格状介孔结构;SEM显示纳米粒表面不平且有孔,红细胞膜包裹后表面光滑,纳米粒分布更均匀。(7)单纯DOX组在8 h药物释放率最高,达85.58±2.34%,MSN-DOX组、F-MSN-DOX组和F-MSN-DOX@RBC组最大药物释放率分别为43.83±1.42%、15.68±1.01%和13.71±1.31%。(8)RM-1细胞在2h、6h、12h、24h对F-MSN-DOX和F-MSN-DOX@RBC的吞噬率无明显差异(P>0.05),RAW264.7细胞在各个时间点对F-MSN-DOX@RBC的吞噬率均低于F-MSN-DOX,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:本研究成功制备了超疏水性能良好的F-MSN,构建了大小均匀、性质稳定、载药率高的F-MSN-DOX@RBC,有效减少DOX泄露,降低巨噬细胞对纳米粒的吞噬。第二部分超声响应仿生超疏水载药介孔硅抗肿瘤效果评估目的:观察F-MSN-DOX和F-MSN-DOX@RBC在荷瘤小鼠体内的生物分布情况,评估不同治疗方式对小鼠皮下前列腺癌的治疗效果及毒性检测。方法:(1)培育并收集RM-1细胞,建立C57BL/6小鼠皮下前列腺癌模型。(2)尾静脉注射含有相同DOX浓度的F-MSN-DOX和F-MSN-DOX@RBC,于注射后6h、12h、24h用活体成像仪观察两种纳米粒的生物分布情况。(3)尾静脉注射PBS、F-MSN-DOX、F-MSN@RBC和F-MSN-DOX@RBC,其中F-MSN@RBC组施加超声,F-MSN-DOX@RBC组分为施加超声组和不施加超声组,隔天监测小鼠体重和肿瘤体积变化,治疗第15天取主要脏器(心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏)和肿瘤组织。(4)肿瘤组织的多聚甲醛固定标本行Tunel荧光染色和Ki67免疫荧光染色观察肿瘤组织的凋亡和增殖情况,CD31免疫荧光染色观察肿瘤组织的血管情况,肿瘤组织的冰冻标本行DHE染色观察组织内ROS生成情况,主要脏器的固定标本行H&E染色评估不同治疗方式对小鼠的毒性作用。结果:(1)成功构建C57BL/6小鼠皮下前列腺癌模型。(2)生物分布实验结果显示,F-MSN-DOX组6 h和12 h主要分布于肺脏,显著高于F-MSN-DOX@RBC组(P<0.05),24 h时F-MSN-DOX@RBC组肿瘤组织蓄积量显著高于F-MSN-DOX组(P<0.05),并且在6 h、12 h和24 h时脾脏对F-MSN-DOX@RBC的摄取均显著低于F-MSN-DOX组(P<0.05)。(3)超声联合F-MSN-DOX@RBC组(实验组)肿瘤质量为212.94±95.21 mg,超声联合F-MSN-@RBC组(超声对照组)和F-MSN-DOX@RBC组(包膜对照组)肿瘤质量分别为409.16±32.27 mg和428.11±95.18 mg,实验组肿瘤质量显著低于超声对照组和包膜对照组(P<0.05);第15天实验组相对肿瘤体积变化为3.60±1.21倍,超声对照组和包膜对照组相对肿瘤体积变化分别为5.75±0.64倍和5.62±0.67倍,实验组肿瘤体积增长显著低于超声对照组和包膜对照组(P<0.05);实验组、超声对照组和包膜对照组对肿瘤的抑制率分别为71.58±9.54%、54.60±5.03%和55.62±5.30%,实验组抑制肿瘤生长的效果显著优于超声对照组和包膜对照组(P<0.05)。各组小鼠体重在治疗期间均无明显变化。(4)相比于其它组,超声联合F-MSN-DOX@RBC组肿瘤增殖明显减少,凋亡增多,肿瘤血管生成减少,超声联合F-MSN-DOX@RBC组肿瘤组织内ROS含量较其他组明显增多,主要器官H&E切片结果显示各种治疗对小鼠均无明显毒副作用。结论:红细胞膜包裹能减少单核巨噬系统对纳米粒的吞噬,增加纳米粒在肿瘤部位的蓄积,超声联合F-MSN-DOX@RBC能促进药物释放,减少肿瘤血管生成,有效抑制肿瘤生长,且无明显毒副作用。
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