定制合成淀粉-聚甲基丙烯酸甲酯-聚乙二醇丙烯酰胺包覆Fe3O4磁性纳米粒子载药阿霉素(DOX)

磁性纳米颗粒(MNPs)在癌症治疗中受到了广泛关注,它不仅可以通过外部磁体靶向肿瘤细胞,还可以作为磁共振成像(MRI)的造影剂。同时,磁性载体给药解决了疏水性抗癌药在血液介质中的不溶性问题,减少了抗癌药细胞毒性对正常细胞造成的严重副作用。

由于癌细胞具有较低的pH值和较高的温度,使用刺激反应聚合物作为MNPs的涂层可以选择性地增加癌细胞中的药物浓度,并大大地降低副作用。DOX是一种高效的抗肿瘤药物,常用于治疗各种类型的癌症。阿霉素的临床应用受到肿瘤细胞耐药和对正常细胞毒性强、副作用大的限制。而通过与载体结合,靶向给药是降低药物在正常细胞内浓度的合理方法。

首先通过甲氧基聚乙二醇胺和甲基丙烯酸甲酯(MMA)合成PEG-Am,随后PEG-Am在过硫酸盐/抗坏血酸的氧化还原作用下,再与淀粉、甲基丙烯酸甲酯(MMA)形成接枝共聚物SPMP。

利用APTS对四氧化三铁纳米粒子(MNP)进行胺基功能化合成MNP@NH2。SPMP聚合物通过酰胺键与MNPs@NH2表面共价吸附,形成MNP@SPMP。MNP@SPMP与肼联氨反应,合成磁载体MNP@SPHP。

将MNP@SPHP磁性纳米载体分散到PBS缓冲液中,加入DOX 。吸附24小时后,磁分离载有DOX的磁载体MNP@SPHP@DOX,并用PBS缓冲液冲洗直到上清溶液变为无色。收集上清液进行紫外可见分析,计算载药量。

SPMP的FT-IR光谱中可以看到starch和PEG-Am的所有特征峰,说明SPMP复合成功。对比MNP和MNP@ SPHP,400nm处可以观察不同的峰,是SPHP上羰基的n - π* 跃迁引起的,说明复合成功。在MNP@ SPMP的FT-IR光谱中发现了与MNP@ NH2和SPMP相同的峰,表明SPMP被成功涂覆在MNPs表面上。对比MNP@SPMP和MNP@SPHP,MNP@SPMP

与肼反应后,甲酯基的特征峰消失,这意味着酯基成功地转化为肼基。对比淀粉的TGA曲线,SPMP聚合物的降解过程是一个多步过程,主要是由于甲基丙烯酸甲酯和PEG基团的降解所致。MNP@SPMP的TGA曲线表现出与SPMP相同的降解规律,此外通过TGA还分析出在MNP@SPMP表面上的SPMP聚合物的数量为15%左右。

在TEM中可以观察到,球形的磁性纳米粒子,被聚合物外壳包裹。还可以明显地看到磁性载体的聚集,这可能是由于在TEM分析样品预处理时,溶剂的蒸发造成的。由TEM图估计MNP@SPHP的尺寸约为19 nm,而DLS(动态光散射)分析显示其平均直径为93 nm。这是因为DLS测量的是水溶液中的溶剂化纳米颗粒,在其他研究中也有类似发现。

VSM测定表明它们没有剩余磁化强度或矫顽力,说明MNP和MNP@SPHP在37℃都具有超顺磁性。在实践应用中对外磁体也有良好的响应。

为探究载药量对应药物溶液浓度,将1 mg MNP@SPHP与5 mL不同浓度的DOX溶液(30、50、70、90、110 mg/mL)混合。由图可知490nm为DOX的吸收峰,当DOX浓度大于90 mg/mL时,吸光度没有变化,即判断在该浓度下DOX有载药量为327mg/g,载药效率为72.6%。

药物缓释实验分别在pH = 5.0醋酸盐缓冲液和PH=7.4磷酸盐缓冲溶液的条件下进行,在中性介质下释放药物11%,酸性介质释放78%,具有很好的选择释放性,这是由于腙键在中性条件稳定,酸性条件容易水解。同时可以看出,酸性下24h内释放量超过50%,还可以说明纳米载体对pH值具有较快的响应性。

在体外细胞毒性实验中,采用MTT比色法,其原理是在活细胞中,MTT可以被线粒体中的琥珀酸脱氢酶还原成不溶于水的蓝紫色晶体甲瓒(Formazan),在细胞中沉淀,而死细胞没有这个功能。用异丙醇可以使沉淀溶解,用酶标仪在570hm波长处检测吸光值,即可反映活细胞数量。

由图可知MNP@SPHP无明显毒性。同时,对比游离DOX,载体药物细胞存活率更高,归因于载体药物释放的DOX浓度较低。可能是因为,游离DOX分子通过被动扩散机制进入细胞,而载体药物应通内吞机制被细胞捕获,因此DOX分子逐渐释放到细胞内。

载体具有较强的pH敏感性,在中性条件下(正常细胞模拟)仅释放11%的DOX,而在酸性条件下(癌细胞模拟)释放78%以上的DOX。此外,DOX的磁性载体对HeLa细胞的毒性有效减小,结果表明,该磁纳米载体在肿瘤靶向治疗方面具有良好的应用前景,并可用于MRI成像。

 

 

 

 

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_20033523/article/details/114365060
今日推荐