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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。
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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。
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 -
如图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。
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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。
HS-DOX投药浓度
(μg/ml)吸附浓度
(μg/ml)吸附率
(%)载药量
(%)2.79 0.11±0.02 3.96±0.57 0.22±0.03 5.59 0.51±0.16 9.20±2.89 1.02±0.32 11.18 1.03±0.32 9.21±2.88 2.01±0.62 22.35 0.92±0.02 4.13±0.09 1.81±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。
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 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。
Preparation and cytotoxicity of doxorubicin-containing gold nanoparticles
doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202308043
- Received Date: 2023-08-21
- Rev Recd Date: 2023-10-19
- Available Online: 2024-02-28
- Publish Date: 2024-02-25
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Key words:
- gold nanoparticles /
- doxorubicin /
- breast tumor /
- toxicity
Abstract:
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 |