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载阿霉素金纳米粒的制备和细胞毒性研究

许子艺 孙雨菡 樊莉 卢光照 张鹰楠 张翮

孟祥庆, 韦妮妮, 黄祥春, 徐嘉成, 董薇, 贾敏. 解郁安神中药香囊对改善舰艇官兵睡眠障碍的疗效研究[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 252-254. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202105063
引用本文: 许子艺, 孙雨菡, 樊莉, 卢光照, 张鹰楠, 张翮. 载阿霉素金纳米粒的制备和细胞毒性研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(2): 73-77, 81. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202308043
MENG Xiangqing, WEI Nini, HUANG Xiangchun, XU Jiacheng, DONG Wei, JIA Min. Study on the efficacy of the resolving depression and tranquilizing TCM sachets in alleviating sleep disorders of soldiers in naval vessels[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(4): 252-254. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202105063
Citation: XU Ziyi, SUN Yuhan, FAN Li, LU Guangzhao, ZHANG Yingnan, ZHANG He. Preparation and cytotoxicity of doxorubicin-containing gold nanoparticles[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(2): 73-77, 81. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202308043

载阿霉素金纳米粒的制备和细胞毒性研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202308043
详细信息
    作者简介:

    许子艺,硕士生,Email:xuziyi5866@163.com

    通讯作者: 张 翮,硕士生导师,研究方向:纳米递药系统、军用特需药物制剂,Email:wwzh22@126.com

Preparation and cytotoxicity of doxorubicin-containing gold nanoparticles

  • 摘要:   目的  构建载阿霉素(DOX)的甲氧基聚乙二醇(mPEG)修饰的金纳米粒AuNPs-mPEG@DOX,以降低DOX的毒副作用。  方法  制备AuNPs-mPEG@DOX,通过粒径、电位和紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)进行表征。考察连接巯基的DOX(HS-DOX)投药浓度对AuNPs-mPEG@DOX吸附率和载药量的影响。建立未吸附HS-DOX含量测定的高效液相色谱法(HPLC),对专属性、线性、精密度、稳定性和加样回收率进行考察。采用CCK-8法检测AuNPs-mPEG@DOX对MCF-10A和MCF-7细胞的毒性作用。  结果  成功制备了AuNPs-mPEG@DOX,粒径为(46.12±0.49) nm,电位为(18.60±1.51) mV,最大吸收波长为530 nm。建立了可用于检测AuNPs-mPEG@DOX未吸附HS-DOX含量的HPLC方法,测定最佳投药浓度11.18 μg/ml,HS-DOX条件下的吸附率为(9.21±2.88)%,载药量为(2.01±0.62)%。细胞毒性实验表明AuNPs-mPEG@DOX可明显降低DOX对正常乳腺细胞的毒副作用;DOX在≥4.75 μmol/L时,AuNPs-mPEG@DOX与游离DOX对乳腺肿瘤细胞的细胞毒性作用一致。  结论  AuNPs-mPEG@DOX可有效降低DOX的毒副作用,为后续AuNPs连接药物降低其毒副作用的研究提供参考。
  • 舰艇官兵由于个人空间狭小,工作压力大,气候潮湿,环境嘈杂等因素,睡眠状态易受到影响[1]。因此,较容易出现睡眠障碍,由此可引发各类负性情绪[2]。冯晨曦[3]等观察到在以青壮年为主的海勤人员远航中,焦虑和抑郁情绪明显高于航前。睡眠质量还会影响官兵的生存质量[4],不利于训练、执勤等任务完成的质量[5]。在舰艇出海训练期间,做到提高官兵睡眠质量,又不干扰正常训练是非常有意义的。本研究利用解郁安神中药香囊挥发油的有效成分,通过嗅闻吸入的无创方式,明显改善了舰艇官兵的睡眠质量,现报告如下。

    在海军某舰艇部队出海训练前1周筛选出有睡眠障碍(匹茨堡睡眠质量指数量表PSQI评分≥8[6]且焦虑评分量表SAS评分≥50[7])的官兵59人,他们中无精神类疾病及过敏体质。随机分为香囊试验组20人、正念冥想组20人和空白对照组19人。所选官兵均为男性,在年龄、学历、婚姻、岗位、人员素质等方面差别无统计学意义(P>0.05)。三组官兵在治疗前的PSQI评分与SAS评分无统计学差异,具有可比性。

    试验组使用自制解郁安神中药香囊(石菖蒲、柏子仁、当归、荆芥、薰衣草等)。将香囊放置于床头,晚睡前打开香囊袋,将鼻口置于距香囊口约10 cm距离,深嗅3 min,每2周为官兵更换1次香囊,治疗8周。正念冥想训练主要借鉴正念认知疗法 [8-9]。的8周课程结构,每周在指导音频带领下集中训练1次,每次2 h,包括训练和体验分享,其余时间根据课后作业自行训练。空白对照组与香囊试验组和正念冥想组保持相同作息,工作活动。统计比较三组官兵治疗前后的PSQI和SAS评分差值。

    PSQI量表评分,总分≥8表示有睡眠障碍,分值越高表明睡眠障碍越严重。疗效评价标准[10]:根据匹茨堡睡眠质量指数量表PSQI评分减分率进行评价,痊愈:PSQI评分减分率在75%以上;显效:减分率在50%~74% 之间;有效:减分率在25%~49% 之间;无效:减分率在25%以内。SAS量表评分,评分<50分无焦虑,≥50分轻度焦虑,≥60分中度焦虑,≥70分重度焦虑[8]

    采用 SPSS 21.0软件进行数据统计分析,计量资料以均数±标准差($\bar x $±s)表示。三组PSQI评分与SAS评分前后差值采用单因素方差分析及SNK检验,所有检验均以P<0.05为检验标准。

    2.1   量表分析

    空白对照组PSQI与SAS评分分别升高27.93%、15.56%,提示睡眠障碍和焦虑有不同程度加重,正念冥想组与香囊试验组官兵PSQI评分分别下降24.64%和25.47%,SAS评分分别下降15.27%和15.58%,说明睡眠障碍与焦虑的症状得到明显改善(表1),三组官兵两个量表评分结果经方差分析,P< 0.05,差异有统计学意义。经SNK检验,香囊试验组与正念冥想组在降低PSQI和SAS评分上作用相当,两组降低程度无统计学差异(表234)。

    表  1  3组试验官兵治疗前后PSQI和SAS量表评分情况(分,$\bar x $±s
    组别例数PSQI评分SAS评分
    治疗前治疗后治疗前后差值治疗前治疗后治疗前后差值
    正念冥想组2010.60±1.857.90±2.192.70±0.9058.40±4.9349.30±4.849.10±1.76
    香囊试验组2010.55±1.917.95±1.532.60±1.0758.30±4.7249.40±4.658.90±1.81
    空白对照组1910.74±1.8313.74±2.86−3.00±1.4958.16±4.6867.21±3.78−9.05±1.93
    F142.18592.08
    P00
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    表  2  3组试验官兵治疗前后PSQI评分差值
    组别例数α=0.05 的子集
    12
    空白对照组19−3
    香囊试验组202.6
    正念冥想组202.7
    P10.795
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    表  3  3组试验官兵治疗前后SAS评分差值
    组别例数α=0.05 的子集
    12
    空白对照组19−9.0526
    香囊试验组208.9
    正念冥想组209.1
    P10.74
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    表  4  3组试验官兵PSQI评分结果[例(%)]
    组别例数痊愈显效有效无效总有效率
    正念冥想组200(0)0(0)11(55)9(45)11(55)
    香囊试验组200(0)0(0)11(55)9(45)11(55)
    空白对照组190(0)0(0)0(0)19(100)0(0)
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    2.2   不良反应观察

    三组实验官兵均能坚持完成治疗项目,治疗期间均未发生明显不良反应。

    最新研究证据表明,战时剥夺睡眠是军人执行军事战斗任务之后罹患创伤后应激障碍、抑郁和焦虑障碍的重要危险因素[11]。本研究空白对照组的结果与吴刚[12]等发现焦虑和抑郁是海勤人员长航过程中易发生的两种负性情绪, 且与睡眠质量密切相关的报告相吻合。姜萍[13]研究显示,舰艇官兵借助药物催眠,极易产生副作用,长期服药还会产生耐受性和依赖性,停药后会出现戒断症状,因此,催眠药不宜长期服用[14]

    正念冥想是近年来研究非药物治疗睡眠障碍的热点,目前许多研究也都证明正念对慢性失眠有较好的疗效[9]。Black等[15]在一项随机对照临床试验中发现:与接受睡眠卫生教育的对照组相比,参加冥想训练的受试者的匹兹堡睡眠质量指数降低更明显。国内王晓明等[16]研究发现受试者的正念冥想水平和睡眠质量呈现显著正相关,冥想训练可以通过降低受试者焦虑水平有效改善睡眠质量。本研究中正念冥想组官兵SAS量表评分变化也证实了这一点。正念训练的效果受到治疗师自身经验与技术的影响,国外实证类文献在报告正念疗效时,会提到正念训练师的培训资质,而目前大多数的国内文献都没有提到培训师的资质以及培训经历[9],这可能是正念冥想在实践应用中的一个缺陷。

    本研究中香囊试验组采用了自行研制的解郁安神中药香囊,借鉴传统中药香囊具有平衡阴阳、开泄腠理、宣畅肺卫、调节脏腑功能的作用[17],查阅古籍药方及参考现代药理研究进展,本方选用石菖蒲、柏子仁、荆芥、当归、薰衣草等药材研制成粉末制成,通过药材中的挥发油达到改善睡眠治疗的作用。现代药理研究证实,石菖蒲、柏子仁、当归、薰衣草都具有镇静催眠作用[18-21],荆芥油具有祛痰作用,能缓解密闭船舱内潮湿的气体环境对官兵呼吸道的刺激[22]。通过合理调整中药配比,可以达到宣畅肺卫、解郁清心、安神助眠的作用。试验结果表明解郁安神香囊对失眠障碍的治疗有明显效果,作用与正念冥想相当,但香囊在舰艇上使用更加简单实用、安全可靠。与西药相比,香囊作用相对温和,无不良反应,不影响日常训练。

    解郁安神中药香囊在治疗睡眠障碍,改善睡眠质量方面具有明显疗效,并且简单实用、安全有效、使用方便,在治疗过程中无明显的不良反应,且有简单价廉的优势,是改善舰艇官兵睡眠障碍切实可行的方法,值得在军队中进行推广。

  • 图  1  AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX的UV-Vis光谱图

    注:1. AuNPs-mPEG@DOX;2. AuNPs;3. AuNPs-mPEG。

    图  2  HS-DOX的液相色谱图

    注:1.对照品;2.空白基质;3.供试品。

    图  3  AuNPs-mPEG@DOX和游离DOX分别对MCF-10A和MCF-7细胞的24 h和48 h细胞毒性

    A.MCF-10A的24 h细胞毒性;B.MCF-10A的48 h细胞毒性;C.MCF-7的24 h细胞毒性;D.MCF-7的48 h细胞毒性*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,与DOX组比较。

    表  1  AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX的平均粒径和Zeta电位(n=3)

    纳米颗粒 平均粒径(nm) 多分散系数 Zeta电位(mV)
    AuNPs 28.31±0.37 0.38±0.02 −25.30±0.99
    AuNPs-mPEG 43.32±1.40 0.38±0.07 −22.20±0.49
    AuNPs-mPEG@DOX 46.12±0.49 0.38±0.04 18.60±1.51
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    表  2  HS-DOX投药浓度对AuNPs-mPEG@DOX吸附率和载药量的影响(n=3)

    HS-DOX投药浓度
    (μg/ml)
    吸附浓度
    (μg/ml)
    吸附率
    (%)
    载药量
    (%)
    2.790.11±0.023.96±0.570.22±0.03
    5.590.51±0.169.20±2.891.02±0.32
    11.181.03±0.329.21±2.882.01±0.62
    22.350.92±0.024.13±0.091.81±0.04
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    表  3  HS-DOX 3种浓度的日内和日间精密度(n=5)

    浓度
    (μg/ml)
    日内精密度 日间精密度
    $\bar x $±s RSD(%) $\bar x $±s RSD(%)
    1.40 1.41±0.02 1.70 1.41±0.03 1.79
    5.59 5.52±0.08 1.40 5.55±0.10 1.83
    22.35 22.37±0.19 0.84 22.36±0.17 0.77
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    表  4  HS-DOX的加样回收率(n=3)

    加入量(m/μg) 测得量(m/μg) 原有量(m/μg) 回收率(%)
    8.12 18.13 10.03 99.75
    18.11 10.10 98.65
    17.97 9.98 98.40
    10.15 20.42 10.21 100.59
    20.33 10.30 98.82
    20.00 10.02 98.33
    12.18 21.95 9.95 98.52
    22.18 10.20 98.36
    22.19 9.99 100.16
    平均回收率(%) 99.06
    RSD(%) 0.83
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-21
  • 修回日期:  2023-10-19
  • 网络出版日期:  2024-02-28
  • 刊出日期:  2024-02-25

载阿霉素金纳米粒的制备和细胞毒性研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202308043
    作者简介:

    许子艺,硕士生,Email:xuziyi5866@163.com

    通讯作者: 张 翮,硕士生导师,研究方向:纳米递药系统、军用特需药物制剂,Email:wwzh22@126.com

摘要:   目的  构建载阿霉素(DOX)的甲氧基聚乙二醇(mPEG)修饰的金纳米粒AuNPs-mPEG@DOX,以降低DOX的毒副作用。  方法  制备AuNPs-mPEG@DOX,通过粒径、电位和紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)进行表征。考察连接巯基的DOX(HS-DOX)投药浓度对AuNPs-mPEG@DOX吸附率和载药量的影响。建立未吸附HS-DOX含量测定的高效液相色谱法(HPLC),对专属性、线性、精密度、稳定性和加样回收率进行考察。采用CCK-8法检测AuNPs-mPEG@DOX对MCF-10A和MCF-7细胞的毒性作用。  结果  成功制备了AuNPs-mPEG@DOX,粒径为(46.12±0.49) nm,电位为(18.60±1.51) mV,最大吸收波长为530 nm。建立了可用于检测AuNPs-mPEG@DOX未吸附HS-DOX含量的HPLC方法,测定最佳投药浓度11.18 μg/ml,HS-DOX条件下的吸附率为(9.21±2.88)%,载药量为(2.01±0.62)%。细胞毒性实验表明AuNPs-mPEG@DOX可明显降低DOX对正常乳腺细胞的毒副作用;DOX在≥4.75 μmol/L时,AuNPs-mPEG@DOX与游离DOX对乳腺肿瘤细胞的细胞毒性作用一致。  结论  AuNPs-mPEG@DOX可有效降低DOX的毒副作用,为后续AuNPs连接药物降低其毒副作用的研究提供参考。

English Abstract

孟祥庆, 韦妮妮, 黄祥春, 徐嘉成, 董薇, 贾敏. 解郁安神中药香囊对改善舰艇官兵睡眠障碍的疗效研究[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 252-254. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202105063
引用本文: 许子艺, 孙雨菡, 樊莉, 卢光照, 张鹰楠, 张翮. 载阿霉素金纳米粒的制备和细胞毒性研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(2): 73-77, 81. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202308043
MENG Xiangqing, WEI Nini, HUANG Xiangchun, XU Jiacheng, DONG Wei, JIA Min. Study on the efficacy of the resolving depression and tranquilizing TCM sachets in alleviating sleep disorders of soldiers in naval vessels[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(4): 252-254. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202105063
Citation: XU Ziyi, SUN Yuhan, FAN Li, LU Guangzhao, ZHANG Yingnan, ZHANG He. Preparation and cytotoxicity of doxorubicin-containing gold nanoparticles[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(2): 73-77, 81. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202308043
  • 阿霉素(DOX)是一种蒽环类化疗抗生素,尽管其能有效治疗多种实体肿瘤和血液恶性肿瘤,但对肿瘤细胞和正常细胞的无差别攻击导致的毒副作用,使其临床应用受到限制[1-3]。特别是剂量依赖性心脏毒性最为突出,研究认为氧化应激是诱导心脏毒性的重要机制。其他常见的毒副作用还包括急性恶心呕吐、口腔炎、胃肠道紊乱、脱发、神经障碍和骨髓发育不全等[4-6]。同时,多药耐药的出现是DOX使用的附加问题[2]。因此,需要寻求DOX新的剂型结构来降低药物毒副作用带来的风险。

    金纳米粒(AuNPs)具有毒副作用小、生物相容性良好的特性,且其具有粒径大小可调控、表面易修饰、高效的光热转化等优势,常被用于肿瘤的诊断和治疗[7-8]。AuNPs表面可修饰连接抗肿瘤药物、靶向肽、荧光物质或功能化基团等,实现精准治疗和实时监测[9]。常用的修饰配体为巯基(-SH),以形成Au-S键的方式连接在AuNPs表面,也可利用氨基与AuNPs的静电作用构建载体,但有研究表明,巯基比氨基作用更强,不易断裂[10]

    本研究制备了一种载DOX的mPEG修饰金纳米粒AuNPs-mPEG@DOX,验证了该纳米载体在保持对乳腺肿瘤细胞杀伤活性的同时,降低了DOX对正常乳腺细胞的毒副作用,为后续AuNPs连接DOX用于肿瘤治疗提供参考。

    • ZD-85A型气浴恒温震荡培养箱(上海启前电子科技有限公司);十万分之一电子天平(瑞士METTLER TOLEDO公司);超纯水系统、数显pH计(均为德国Sartorius公司);HDC-15K型离心机(上海泰坦科技股份有限公司);Zetasizer nano ZS型激光粒度分析仪(英国Malvern公司);1260 Infinity II型高效液相色谱仪(安捷伦科技有限公司);UV1800型紫外可见分光光度仪(中国TECHCOMP公司)。

    • 金纳米粒(20 nm,南京东纳生物科技公司);HS-mPEG5K(上海芃硕生物科技有限公司);HS-DOX(西安瑞禧生物科技有限公司);乙腈、三乙胺、磷酸,均为色谱纯(国药集团化学试剂有限公司)。

    • 人乳腺细胞(MCF-10A)、人乳腺癌细胞(MCF-7),均由海军军医大学药学系药剂学教研室提供。

    • 用纯水溶解HS-mPEG5K得到浓度为1 mg/ml的HS-mPEG5K溶液,向1 ml AuNPs(50 μg/ml)中加入5 μl HS-mPEG5K溶液,4 ℃孵育8 h,孵育结束后于4 ℃、以12000 g离心10 min,弃去含未反应HS-mPEG5K的上清液,纯水重悬。

    • 用纯水溶解HS-DOX得到浓度为44.7 μg/ml的HS-DOX溶液,取上步1 ml AuNPs-mPEG重悬液离心,弃去上清液,用0.75 ml纯水重悬后,加入0.25 ml HS-DOX溶液, 4 ℃孵育8 h,离心弃去含未反应HS-DOX的上清液,纯水重悬。

    • 取1 ml AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX溶液于马尔文Zeta电位样品池,使用激光粒度分析仪测定粒径和Zeta电位,每个样品测量3次。

    • 取1 ml AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX溶液于石英皿中,扫描波长400 nm~700 nm,以纯水作为各样品的纯溶剂参比进行光谱分析。

    • 向1 ml 50 μg/ml AuNPs中加入5 μl HS-mPEG5K溶液,4 ℃孵育8 h后离心去上清,分别用0.9375、0.875、0.75、0.5 ml 纯水重悬AuNPs-mPEG,再分别加入0.0625、0.125、0.25、0.5 ml HS-DOX溶液,得到投药浓度分别为2.79、5.59、11.18、22.35 μg/ml的反应体系,4 ℃孵育8 h,离心取上清液,通过高效液相色谱法(HPLC)对上清液进行定量检测,考察HS-DOX投药浓度对AuNPs-mPEG@DOX吸附率和载药量的影响。具体检测方法见“2.3”项。

    • 色谱柱:Extend-C18柱(4.6 mm×150 mm,5 µm);流动相:水(0.1%三乙胺,磷酸调节pH 3.0)∶乙腈=75∶25;流速:1.0 ml/min;进样量:10 µl;柱温:室温;检测波长:254 nm。

    • 对照品溶液:精密称取HS-DOX 4.47 mg,加纯水在100 ml量瓶中定容,0.22 μm微孔滤膜过滤,取续滤液,得到浓度为44.7 μg/ml的HS-DOX对照品溶液。

      供试品溶液:1 ml AuNPs-mPEG离心沉淀用0.75 ml纯水重悬,加入0.25 ml HS-DOX(44.7 μg/ml),4 ℃孵育8 h,离心取上清液,0.22 μm微孔滤膜过滤,取续滤液作为供试品溶液。

    • 配制以下溶液:A:5.59 μg/ml HS-DOX对照品溶液;B:1 ml AuNPs-mPEG离心沉淀用0.75 ml纯水重悬,加入0.25 ml纯水混合,4 ℃孵育8 h,离心取上清液,0.22 μm微孔滤膜过滤,为空白基质溶液;C:供试品溶液。

    • 用纯水稀释HS-DOX对照品溶液,制得HS-DOX浓度为1.40、2.79、5.59、11.18、22.35 μg/ml的标准工作液。以峰面积(A)为纵坐标,质量浓度(μg/ml)为横坐标进行线性回归。

    • 分别选取低、中、高3个质量浓度(1.40、5.59、22.35 μg/ml)的HS-DOX标准工作液,1 d内进样3次,每次每个浓度连续进样5次,计算峰面积的相对标准偏差(RSD),考察日内精密度;连续进样3 d,每次每个浓度连续进样5次,考察日间精密度。

    • 取对照品溶液和供试品溶液于室温下储存,分别于0、4、8、12、16、24 h测定HS-DOX的含量,计算RSD。

    • 取9份供试品各1 ml,分别加入1 ml的含8.12、10.15、12.18 μg的HS-DOX对照品溶液混合,每组平行制备3份,得到80%、100%、120%加样量的加样供试品溶液。根据以下公式计算HS-DOX的加样回收率。

      $$ \text{加样回收率}=\frac{{\mathrm{m}}_{\text{测得量}}-{\mathrm{m}}_{\text{原有量}}}{{\mathrm{m}}_{\text{加入量}}}\times 100{\%} $$
    • 测定离心后的上清液,根据以下公式计算吸附率和载药量。

      $$\begin{array}{c} \text{吸附率}=\displaystyle\frac{{\mathrm{m}}_{\text{投药}}-{\mathrm{m}}_{\text{上清}}}{{\mathrm{m}}_{\text{投药}}}\times 100{\%}\text{;}\\\text{载药量}=\displaystyle\frac{{\mathrm{m}}_{\text{吸附}}}{{\mathrm{m}}_{\text{吸附}}+{\mathrm{m}}_{\text{金纳米粒}}}\times 100 \% \end{array} $$
    • 分别取MCF-10A和MCF-7细胞,用DMEM混合培养基调整细胞密度为5×104 cells/ml,以每孔0.1 ml的体积铺板于96孔板,37 ℃下孵育24 h。分别用相同摩尔浓度的AuNPs-mPEG@DOX和游离DOX(0.02、0.06、0.18、0.53、1.58、4.75、14.25 μmol/L)处理24 h和48 h,每种药物浓度重复3个孔。用10%的CCK8溶液染色30 min。

    • 实验结果用($\bar x $±s)表示。采用GraphPad Prism v9 (San Diego, USA)软件进行统计分析。两组间比较采用Two-Way ANOVA ,P≤0.05认为差异有统计学意义。

    • AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX的粒径分布和Zeta电位如表1所示,3种纳米颗粒的粒径逐渐增大,Zeta电位由负电荷转为正电荷,最终得到水动力直径为(46.12±0.49) nm,电位为(18.60±1.51) mV的AuNPs-mPEG@DOX。AuNPs与HS-mPEG5K孵育后,部分柠檬酸根被甲氧基聚乙二醇取代,连接了PEG长链的AuNPs-mPEG更稳定不易聚集,粒径增大,负电荷减少;连接HS-DOX后,由于阿霉素含有氨基带正电,因而制备得到带正电荷的纳米颗粒。

      表 1  AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX的平均粒径和Zeta电位(n=3)

      纳米颗粒 平均粒径(nm) 多分散系数 Zeta电位(mV)
      AuNPs 28.31±0.37 0.38±0.02 −25.30±0.99
      AuNPs-mPEG 43.32±1.40 0.38±0.07 −22.20±0.49
      AuNPs-mPEG@DOX 46.12±0.49 0.38±0.04 18.60±1.51
    • 图1所示,AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX的最大吸收波长分别为524、526、530 nm,随着HS-mPEG5K和HS-DOX被修饰到AuNPs上,最大吸收波长依次出现红移,表明mPEG5K和DOX通过HS键成功连接在AuNPs上。

      图  1  AuNPs、AuNPs-mPEG和AuNPs-mPEG@DOX的UV-Vis光谱图

    • 为提高纳米载体的吸附率和载药量,考察了HS-DOX投药浓度对AuNPs-mPEG@DOX吸附率和载药量的影响。如表2所示,随着HS-DOX的投药浓度增加,载体的吸附率和载药量都逐渐升高,当投药浓度为11.18 μg/ml时,纳米载体的吸附率和载药量达到最大值,继续提高HS-DOX的投药浓度,载药量不再上升,吸附率降低。表明HS-DOX投药浓度在11.18 μg/ml时,AuNPs表面吸附可能达到饱和,因而选择11.18 μg/ml投药浓度用于制备AuNPs-mPEG@DOX。

      表 2  HS-DOX投药浓度对AuNPs-mPEG@DOX吸附率和载药量的影响(n=3)

      HS-DOX投药浓度
      (μg/ml)
      吸附浓度
      (μg/ml)
      吸附率
      (%)
      载药量
      (%)
      2.790.11±0.023.96±0.570.22±0.03
      5.590.51±0.169.20±2.891.02±0.32
      11.181.03±0.329.21±2.882.01±0.62
      22.350.92±0.024.13±0.091.81±0.04
    • 首先考察方法专属性,实验表明,制备过程未对HS-DOX的测定产生影响(图2)。进一步考察HS-DOX的线性,得线性回归方程为y=17.884 x−5.3651,r=0.9999,证明该液相色谱方法在1.40~22.35 μg/ml浓度范围内线性良好。分别考察了1.40、5.59、22.35 μg/ml 3个低、中、高浓度的精密度,见表3,日内精密度和日间精密度均<2.0%,符合精密度要求。对照品溶液和供试品溶液在24 h内基本稳定,其RSD分别为0.78%和1.01%。HS-DOX平均加样回收率为99.06%,RSD为0.83%,回收率符合要求(表4)。结果表明,该液相方法准确可靠,可用于HS-DOX的定量检测。

      图  2  HS-DOX的液相色谱图

      表 3  HS-DOX 3种浓度的日内和日间精密度(n=5)

      浓度
      (μg/ml)
      日内精密度 日间精密度
      $\bar x $±s RSD(%) $\bar x $±s RSD(%)
      1.40 1.41±0.02 1.70 1.41±0.03 1.79
      5.59 5.52±0.08 1.40 5.55±0.10 1.83
      22.35 22.37±0.19 0.84 22.36±0.17 0.77

      表 4  HS-DOX的加样回收率(n=3)

      加入量(m/μg) 测得量(m/μg) 原有量(m/μg) 回收率(%)
      8.12 18.13 10.03 99.75
      18.11 10.10 98.65
      17.97 9.98 98.40
      10.15 20.42 10.21 100.59
      20.33 10.30 98.82
      20.00 10.02 98.33
      12.18 21.95 9.95 98.52
      22.18 10.20 98.36
      22.19 9.99 100.16
      平均回收率(%) 99.06
      RSD(%) 0.83
    • AuNPs-mPEG@DOX和DOX对MCF-10A和MCF-7细胞的24 h和48 h毒性作用如图3所示,随着DOX浓度的增加以及药物作用时间延长,MCF-10A和MCF-7细胞的存活率皆降低。在相同DOX浓度下,AuNPs-mPEG@DOX比游离DOX对正常乳腺细胞MCF-10A的毒性作用明显降低,可起到减小DOX毒副作用的目的。当DOX浓度<4.75 μmol/L作用于乳腺癌细胞MCF-7时,游离DOX表现出比AuNPs-mPEG@DOX明显的细胞毒性作用;在DOX浓度≥4.75 μmol/L的情况下,AuNPs-mPEG@DOX与游离DOX表现出无差异的细胞毒性作用。结果表明将DOX修饰于AuNPs上,由于Au-S键稳定存在,以及PEG的长链保护作用,DOX与细胞的直接接触面积减小,可降低对正常细胞的毒副作用。由于肿瘤细胞的高间质液压大,尺寸较大的AuNPs-mPEG@DOX较游离DOX不易被泵回血液和细胞胞吐,在高浓度时,与DOX肿瘤细胞杀伤作用相当。

      图  3  AuNPs-mPEG@DOX和游离DOX分别对MCF-10A和MCF-7细胞的24 h和48 h细胞毒性

    • DOX在杀伤肿瘤细胞的同时也会损害机体的正常细胞,其随剂量增加会对心脏、大脑、肝脏和肾脏等器官产生不良反应。同时,它还会损害免疫系统,增加病人对病原体的易感性,削弱他们的愈合能力。本文制备了载DOX的mPEG修饰金纳米粒AuNPs-mPEG@DOX,粒径为(46.12±0.49) nm,电位为(18.60±1.51) mV,最大吸收波长为530 nm。成功建立了可用于检测AuNPs-mPEG@DOX未吸附HS-DOX含量的HPLC方法,在HS-DOX投药浓度为11.18 μg/ml时有最大吸附率和载药量。该纳米载体能明显降低DOX对正常乳腺细胞的毒副作用,且当浓度达到一定值时,具有与游离DOX相同的肿瘤细胞杀伤作用,为后续开发AuNPs连接DOX的肿瘤治疗方案奠定了良好的基础。

      纳米颗粒被认为是选择性增加肿瘤细胞内药物积累从而减少毒副作用的重要途径。AuNPs作为无机纳米颗粒的一种,因其独特性质被广泛应用于药物递送、肿瘤诊断和治疗领域。除AuNPs本身结构可降低DOX毒副作用,也可通过在AuNPs表面修饰核酸适配体[11-12]、肿瘤穿透肽[13]等有效靶向和进入肿瘤细胞,减少DOX对正常细胞的损害;或利用肿瘤部位的特殊环境,通过响应型功能键将DOX连接于AuNPs上,如低pH[14]、过表达酶[15]和高水平的GSH[16]等来调控载体尺寸大小和DOX释放,提高载药纳米颗粒在肿瘤部位蓄积量,继而提高抗肿瘤作用。此外,也可以通过将DOX和Varlitinib与PEGAuNPs结合[17],来增强DOX对肿瘤细胞的抑制作用,降低对正常细胞的毒性。虽然利用AuNPs载DOX同时降低其毒性的策略目前已被广泛研究,但其粒径大小、表面电荷和各类形状等因素对生物分布和细胞摄取的影响,AuNPs表面有限吸附能力带来的载体量过大,以及进入细胞后的代谢途径等问题还需要进行更多的探索。

参考文献 (17)

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