具有高光热转化率和环境pH响应的载药硫化铜纳米粒子

采用铜离子与硫离子在溶液中直接反应制备粒径为50～60 nm的硫化铜纳米颗粒(CuS NPs).在CuS NPs表面修饰了聚多巴胺层,并利用聚多巴胺(PDA)的非共价键自聚在聚多巴胺层表面负载DOX,从而得到一种核壳结构纳米粒子——DOX@CuS/PDA(其核为CuS NPs,壳为担载阿霉素的聚多巴胺).研究表明,该硫化铜纳米颗粒具备光热敏感特性,在功率为1 W/cm~2的808 nm近红外光照射下,光热转化率高达34.2%.在不同pH下释放的研究结果表明,在酸性条件下经过72 h体外释放后, DOX@CuS/PDA累积DOX的释放量是其在碱性环境中的6倍,证明了DOX@CuS/PDA拥有明显的pH刺激响应释放机制.在体外癌细胞实验结果中, DOX@CuS/PDA可以将光热治疗与化学药物治疗相互结合,癌细胞存活率仅有27%～33%,有效地提升了肿瘤细胞灭杀效果.本研究对于光热治疗和化学治疗相结合提供了研究方案,并且对于吸附载药以及pH响应药物释放研究提供了新认识.     

封面说明

<正>纳米药物载体由于具有延长药物循环时间、提高药物治疗针对性、减少非特异性吸附、减少用药量、降低毒副作用等优点,在生物医学领域具有广泛的应用前景.如何实现有效的药物装载和控制释放,是构建纳米药物载体的关键.王柯敏研究组利用异喹啉类生物碱小分子化合物与腺嘌呤(A碱基)在酸性条件结合力下降的特点,以具有良好生物相容性、DNA酶切保护性以及易于     

肿瘤靶向性药物载体叶酸-淀粉纳米颗粒的研制与应用

用反相微乳液法和交联法制备了带负电的交联淀粉纳米颗粒(StNP), 经过叶酸活性物质(FA-PEG-NH₂)修饰, 成功制备了叶酸-淀粉纳米颗粒(FA-PEG/StNP). 原子力显微镜和Zeta-Sizer粒度仪检测表明所得颗粒的平均直径约为130 nm. FA-PEG/StNP与抗癌药物多柔比星(DOX)经渗透结合, 获得了载药叶酸-淀粉纳米颗粒, 用紫外分光光度法检测发现纳米颗粒结合DOX的饱和量为28 μg/mg, 并对药物DOX具有明显的缓释效果. 经过与肝癌细胞BEL7404共培养实验发现: 载药FA-PEG/StNP和载药StNP的半致死浓度LC₅₀比DOX的半致死浓度明显提高, 表明FA-PEG/StNP和StNP都能显著降低DOX的细胞毒性. 而含相同量药物DOX的载药FA-PEG/StNP和载药StNP与肝癌细胞BEL7404共培养发现: 前者的细胞致死率是后者的3倍, 结果证实了修饰在颗粒上的FA能显著提高颗粒对肝癌细胞的靶向作用, 使更多药物作用于肿瘤细胞, 提高了作用效果. 所制备的叶酸-淀粉纳米颗粒具有药物缓释、靶向识别、降低毒副作用的特点, 可以作为肿瘤靶向性药物载体.     

双醛淀粉纳米颗粒制备及作为药物载体的应用

利用反相微乳液法和交联法, 用高碘酸钠(NaIO4)氧化可溶性淀粉(St)成功制备了双醛淀粉纳米颗粒(DASNP). 红外光谱仪检测显示所得颗粒含有醛基, 并用“碱消耗法”测定醛基的含量为(50±5)%. 扫描电子显微镜(SEM)检测结果显示该颗粒的平均粒径约为100 nm. 热分析(TGA-DTA)表明DASNP的热稳定性比淀粉纳米颗粒(StNP)、双醛淀粉(DAS)有明显提高. 紫外分光光度法检测纳米颗粒结合多柔比星(DOX)的最适宜质量比为15:1, 并对药物有明显的缓释效果, 细胞实验证明该颗粒的低毒性. 载药颗粒(DOX-DASNP)与人乳腺癌MCF-7细胞共培养, 发现DOX-DASNP能长时间释放药物作用肿瘤细胞, 增强了药效. 结果显示, 所制备的DASNP热稳定性好, 颗粒小, 生物毒性低, 对药物具有缓释作用并提高药效, 是一种很有潜力的抗肿瘤药物载体.     

刺激响应介孔氧化硅纳米载药系统的可控组装及控制释放性能

刺激响应介孔氧化硅纳米载药系统能够有效提高药物的治疗效果和尽量降低药物的毒副作用,相关研究领域近年来引起人们的极大关注.本文主要介绍作者课题组在阀控和门控的介孔氧化硅纳米载药系统的研究工作.以生物相容性的介孔氧化硅纳米粒子(MSN)作为药物载体,将端基为活性基团的硅烷自组装修饰在MSN表面,并进一步功能化,通过多重弱键相互作用、动态共价键甚至和强共价键,将大环主体化合物、蛋白、DNA和量子点等结合到MSN表面,将药物封装在MSN孔道内,构成纳米阀和纳米门.可控组装的阀控和门控的MSN纳米载药系统,在p H、氧化还原、竞争结合、生物酶和近红外光等条件刺激下,多重弱键相互作用消除、动态共价键断裂以及纳米门控元件降解等,实现药物控制释放.可控组装的刺激响应MSN纳米载药系统在肿瘤等疾病靶向药物治疗方面具有应用前景.最后对刺激响应纳米载药系统的未来发展前景作进一步展望.     

利用纳米球提高化疗药物蛋白酶体抑制剂疗效

正[本刊讯]中科院上海生物化学与细胞生物学研究所胡荣贵研究组通过使用空心二氧化硅纳米球(HMSN)负载蛋白酶体抑制剂类化疗药物硼替佐米改善药物剂型,有效提高药物的生物利用度及肿瘤杀伤效果。此项工作也是该课题组承担的973项目"针对蛋白质修饰及降解途径的药物筛选     

甘草次酸修饰的纳米粒子的制备与表征

以丁二酸酯为间隔臂制备了甘草次酸修饰壳聚糖的肝靶向药物载体材料(mGA-suc-CTS), 通过IR, NMR及元素分析对产物的结构及取代度进行了表征; 以BSA为药物模型, 离子交联法制备了载药粒子, 初步研究了其体外释放性能. 结果表明, 载体材料中甘草次酸的含量可通过反应温度及投料比进行调控, 最高取代度可达5.19%; 纳米粒子对BSA的负载量为26.3%, 包封率为81.5%; 体外释放表明, 生理条件下(pH 7.4)缓释可达11天.     

基于Con A门控分子的甘露糖响应型介孔二氧化硅纳米控制释放体系

选择凝集素伴刀豆球蛋白A(Con A)作为门控分子,利用甘露糖和葡萄糖与Con A竞争性结合的特性,构建了一种新型的Con A封堵介孔二氧化硅(MSN)的甘露糖刺激响应型控制释放体系.在该体系中,氨基葡萄糖首先与氰酰基修饰的MSN交联合成表面葡萄糖功能化的MSN,然后通过葡萄糖与Con A的多价结合作用使Con A固定到MSN表面,封堵介孔,形成Con A封堵MSN的甘露糖刺激响应型控制释放体系(MSN-Glc-Con A).利用电子显微镜、热重分析、X射线衍射、红外光谱和比表面积分析等手段表征了该纳米控制释放体系的制备过程,并且以联钌吡啶染料分子作为模式客体分子,研究了模式客体分子在该体系中的包裹及甘露糖调控下的刺激响应释放行为.实验结果表明,该体系具有较高的包载量(89.90±7.73μmol/g SiO2)和良好的甘露糖刺激响应释放行为.在没有甘露糖存在时,Con A能有效封堵介孔,使包载的染料分子几乎无释放;在甘露糖存在的条件下,甘露糖与Con A发生竞争性结合,Con A从MSN表面脱离,介孔打开,染料分子释放.染料分子的释放率呈浓度依赖性和时间依赖性,在40 mmol/L甘露糖的条件下,340 min内染料分子释放率超过90%.该体系是一种理想的糖刺激响应控制释放载体,有望实现在药物运输领域的应用.     

一种新的蛋白释放载体——水溶性壳聚糖纳米粒子

以三聚磷酸钠作为交联剂, 采用离子交联法制备了不同构成的水溶性壳聚糖纳米粒子(WSC NP). 以牛血清蛋白(BSA)为模型药物, 所制得的空载及载药WSC NP粒径、Zeta电位分别在35~190 nm和35~42 mV之间. 红外光谱证实了纳米粒子中水溶性壳聚糖的氨基与TPP的磷酸基团发生了交联反应. 考察了WSC NP蛋白药物释放的一些影响因素. BSA浓度的增加(0.05~1 mg /mL)提高了WSC的载药量但同时降低了负载率; 聚乙二醇的添加加速了WSC载体中BSA的释放; WSC的脱乙酰度(72.6%~90%)及分子量(3.5~15.8 kDa)的增加在一定程度上提高了负载率而降低了释放率. 结果表明, 水溶性壳聚糖是一种极具应用潜力的蛋白药物释放载体.     

功能化介孔硅纳米载体的设计及其应用

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料因其优良的物理化学性能在生物医学领域表现出巨大的应用潜力,已被广泛应用于药物/基因传递、疾病诊断、以及组织工程修复等,尤其在纳米抗癌制剂的研究中占有独特的地位.其中,介孔硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticle,MSN)因其独特的优良性能,如合成方法简单易行、重复性好、纳米粒子尺寸及介孔孔径均一可调、比表面积高、孔体积大、表面易进行功能化修饰、具有良好的生物相容性、能够有效负载诊疗制剂,而被广泛应用于构建药物控制释放系统.这种以介孔硅纳米粒子为基底构建的多功能智能响应载体系统能够有效运载抗肿瘤药物,其能够在到达病变部位以前保持"零释放"性能,而在进一步靶向功能基介导下特异性达到肿瘤部位或细胞后,在特异性刺激信号作用下响应性释放药物.这种将抗癌药物特异性传递至靶位点的方式,能够极大程度地发挥药物治疗效果,有效降低抗癌药物毒副作用,提高药物利用率,从而为高效抗肿瘤治疗提供保障.本文综述了刺激响应型介孔硅纳米粒子在抗癌纳米医学中的系列应用,着重介绍用于智能药物释放和肿瘤靶向治疗的介孔硅纳米粒子的多种功能化构建策略.     

光化学原位制备PDEA-磁性纳米凝胶用于DNA 固定及缓释研究

应用光化学原位聚合法合成了聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯)包覆的磁性纳米凝胶 (PDEA-磁性纳米凝胶). 应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)、振动样品磁强计 (VSM)、光子相关光谱(PCS)等对PDEA-磁性纳米凝胶的结构、形貌、磁学性质、粒径及表面 ζ-电位等进行了表征. 结果表明, PDEA-磁性纳米凝胶形状较规则, 为“核-壳”结构, 表面PDEA高分子层约为26%, 平均水合粒径为43 nm, 具有超顺磁性. 该磁性纳米凝胶具有明显的pH敏感性, 在室温、 pH 5.0时可结合DNA分子, 最大结合量为51 μg/mg, 在pH 7.4条件下能够将DNA高效释放出来, 且呈现出明显的缓释效应, 加之良好的磁响应性能, 使其可作为一种新型磁靶向转基因载体应用于生物医学研究.     

不同尺寸二氧化硅纳米颗粒体内分布与代谢研究

基于二氧化硅荧光纳米颗粒(FSiNP)的荧光信号同步指示功能, 通过实时、原位活体荧光成像技术, 并结合离体器官成像、组织切片成像以及尿液荧光成像等方法, 系统地研究了不同尺寸二氧化硅荧光纳米颗粒在裸鼠活体内的分布与代谢. 活体成像结果表明纳米颗粒尺寸越小, 血液循环时间越长, 全身分布情况越明显, 随着时间的延长纳米颗粒逐渐聚集到肝脏、膀胱等部位; 通过离体器官成像和组织切片成像进一步证实了活体成像所观察到的结果. 同时, 肾脏组织切片以及尿液成像结果显示, 颗粒越小越容易通过泌尿系统排出体外. 研究结果为今后开展不同尺寸纳米颗粒材料在活体内的应用研究打下基础.     

Au/SiO2纳米复合材料的消光性质

利用共溶胶蒸发诱导自组装方式制备有序介孔SiO₂薄膜组装Au纳米粒子, 合成了三种Au/SiO₂纳米复合材料. 光谱分析表明, 介孔结构将影响复合材料消光特性; 改变浸渍时间, Au纳米粒子体积增大并导致复合材料消光谱红移增强. 基于Maxwell-Garnett(MG)理论, 利用简化模型对复合材料的消光特性进行了分析, 定性说明了复合材料消光特性存在差异的原因. 在材料制备过程中, 通过选用不同表面活性剂或者控制浸渍反应时间, 能对Au/SiO₂纳米复合材料的消光性质进行调控.     

“摇铃形”金复合纳米二氧化硅在细胞和组织暗场成像中的应用

金纳米颗粒因其具有独特的物理化学及光学性质, 在生物影像、癌症诊断治疗等领域表现出极大的应用前景, 但因小尺寸纳米金颗粒(<20 nm)在生理体液环境中稳定性较差、体内安全剂量低、被动靶向效果不明显等问题, 使其在体内成像, 尤其在活体肿瘤部位成像中受到较大局限. 本文针对上述问题, 将13 nm金颗粒生长在具有特殊核壳结构的夹心二氧化硅空腔之内, 形成具有新型结构的“摇铃形”金复合纳米二氧化硅(silica nanorattles@gold nanoparticles, SN@GN), 既保留金纳米颗粒的强散射特性以利于细胞和动物组织中实现暗场成像, 同时二氧化硅壳层将金颗粒保护起来, 提高了纳米颗粒的稳定性. 细胞毒性实验表明SN@GN的细胞生物相容性良好, 毒性低. 动物急性毒性实验表明, SN@GN的最大耐受剂量大于200 mg/kg, 而GN的体内最大耐受剂量仅为4.6 mg/kg, 显著提高了金纳米颗粒的生物相容性. 本研究为SN@GN在生物暗场影像领域的应用提供了重要的实验依据.     

C2H2锌指蛋白药物递送技术的研发与应用

锌指蛋白是真核生物中广泛存在的转录因子，在基因的表达调控中起着重要作用。近期研究发现，C₂H₂类型的锌指蛋白(通过两个半胱氨酸和两个组氨酸螯合锌离子)可通过巨胞饮进入哺乳动物细胞。进一步的研究发现C₂H₂锌指蛋白可介导多种模式蛋白质及药物蛋白质的高效细胞递送，其细胞穿透效率亦高于传统的细胞穿膜肽。文章介绍了锌指蛋白的基本生物学信息和其细胞穿透特性，并讨论C₂H₂ 锌指蛋白在大分子药物递送中的应用。     

(顺)-3-(氯代亚甲基)-6-甲基-硫色满-4-酮的体外抗肿瘤活性研究

以生长抑制率为指标, 采用改良的MTT法检测新合成的(顺)-3-(氯代亚甲基)-6-甲基-硫色满-4-酮(CMMT)对12株人源肿瘤细胞系(A549, SGC-7901, BGC-823, U937, K562, Hela, MCF-7, HEPG-2, A375, LS174T, HT1080, C4-2B )增殖的影响. CMMT对12种细胞的半数抑制浓度(IC₅₀)在0.41~6.05 ?g•mL⁻¹之间. 与同浓度的顺铂(CDDP)相比, 其抗肿瘤活性明显占优. CMMT能够明显抑制肿瘤细胞的生长, 具有极高的抗肿瘤活性, 研究结果为深入研究该类药物的体内抗肿瘤作用提供了有力的实验数据.     

基于金纳米颗粒等离子体共振吸收的典型四环素类药物分析方法

研究发现, 在pH 9.37 的BR缓冲体系中, 典型四环素类药物盐酸土霉素、盐酸多西环素、盐酸四环素、盐酸金霉素与氯金酸发生氧化还原反应生成的金纳米颗粒在500~550 nm 波长范围内显示出特征的等离子体共振吸收, 且吸光度值与四环素类药物的浓度在一定范围内呈良好的线性关系, 据此建立了测定四环素类药物的等离子体共振吸收分析新方法. 该方法能分别检测0.5~20, 0.5~16, 0.5~16, 0.5~20 μmol/L 范围的盐酸土霉素、盐酸多西环素、盐酸四环素和盐酸金霉素, 对应的检出限分别为0.20, 0.16, 0.15, 0.18 μmol/L. 对浓度为20.0 μmol/L 的盐酸土霉素进行了15 次平行测定, 其相对标准偏差为1.53%. 该方法成功用于合成样和片剂中土霉素的测定, 且根据溶液颜色变化实现了上述四环素类药物的三原色可视化定量检测.     

计算机分子模拟——2013年诺贝尔化学奖简介

计算机分子模拟技术的发展至今已有半个世纪的历史,现被广泛应用于解决各种复杂化学和生物学问题,比如药物设计和材料设计。2013 年诺贝尔化学奖授予给卡普拉斯、莱维特和瓦谢尔三位美国科学家,以表彰他们在“发展多尺度模型研究复杂化学体系”上的贡献。这次授奖表明,对于今天的化学家来说,计算机分子模拟已和试管实验同等重要,理论和实践要密切合作才能解决复杂问题。笔者主要介绍计算机分子模拟技术的基本概念、发展简史,以及主要应用领域,并对此技术的未来发展做了展望。     

电场调控载药丝素蛋白微球的制备

通过控制丝素蛋白在溶液中的构象, 在低于1 wt%的浓度条件下, 获得由纳米或微米球组成的丝素蛋白电凝胶, 并通过调节制备参数, 初步实现了丝素蛋白微球在200 nm~3 μm之间的尺寸调控. 以异硫氰酸荧光素标记的牛血清蛋白(FITC-BSA)作为模型药物, 载药实验结果表明, 在电场作用下, 随着丝素蛋白在正极自组装形成微球, 带有负电荷的药物在正极富集, 并包覆进丝素蛋白微球, 初始载药率可达75%以上, 药物能在120 h内缓慢均衡释放. 考虑到温和的制备条件(低压电场、室温或者低温、水环境)、丝素蛋白的可降解性及其同药物的良好相容性, 电场调控制备丝素蛋白微球体系有望成为缓释带负电荷的蛋白质和基因药物的优良载体.     

无机纳米材料的生物催化活性

目前,无机纳米材料模拟生物酶催化活性的报道得到了纳米技术领域的广泛重视,模拟葡萄糖氧化酶的纳米金和过氧化物酶的磁性纳米颗粒就是其中的典型代表.与常规的生物酶相比,无机纳米颗粒稳定性较强,受酸碱、温度等因素的影响较小;而且易于制备和纯化,生产成本低,容易被标记和修饰,具有广泛的研究和应用前景.此外,由于无机纳米材料低毒、生物相容性好的特点,这些纳米颗粒还有望在生命体的生理代谢过程中发挥重要的作用.相关的研究已经证明了无机纳米材料的酶学性质,并在催化机理层面进行了初步的探讨.本文综述了无机纳米材料在生物酶催化活性方面的研究进展与应用前景,希望能够为此类纳米材料更加科学合理地运用于生物催化领域提供参考.