基于荧光硅纳米颗粒的红细胞药物递送系统构建及相关毒性评价

发布时间：2020-05-20 00:29

【摘要】：近年来,科研工作者发展了不同类型具有独特物/化性能、良好生物相容性、大比表面积及表面易修饰的硅纳米材料。其中,具有优良荧光性能的零维硅纳米颗粒(silicon nanoparticles,Si NPs)在生物医学领域的应用得到了广泛的关注。本篇论文中,我们构建了基于荧光硅纳米颗粒的红细胞(red blood cells,RBCs)药物递送系统,并对荧光硅纳米颗粒的毒性和活体行为学开展系统研究。主要内容如下:第一章:简要概述生物膜纳米载体和硅纳米材料的发展、应用及相关药物递送和生物安全性研究,并阐明本篇论文的研究依据和研究内容;第二章:制备基于荧光硅纳米颗粒-阿霉素(doxorubicin,DOX)复合物(DOXloaded Si NPs,Si NPs-DOX)的红细胞载体(Si NPs-DOX impregnated into RBCs,Si NPs-DOX@RBCs),并对其进行表征,进一步评估该载体对肿瘤细胞的治疗效果。利用“低渗性溶血法”将Si NPs-DOX包裹入红细胞,制备得到基于硅纳米颗粒的红细胞药物递送系统。表征结果显示,该系统具有荧光强度高、光稳定性好(在高强度激光连续照射25 min后,荧光强度损失24%)、血液循环时间长(7.31±0.96 h)等特性。药物缓释检测结果表明,该系统在1周内药物释放量为装载总量的35%。我们进一步将其用于活细胞长时程、实时荧光标记成像,并评估其对肿瘤细胞的体外杀伤能力(药物浓度为5μg·m L-1时,肿瘤细胞存活率为43.2%)。第三章:评估荧光硅纳米颗粒的细胞和活体毒性。在细胞层面,研究表明荧光硅纳米颗粒对细胞存活率、细胞凋亡及细胞周期无明显影响。在活体层面,将荧光硅纳米颗粒通过尾静脉注射入小鼠体内,生物分布及代谢途径考察结果显示,荧光硅纳米颗粒首先在肝、肾和脾中聚集积累;随后的3天时间内,通过肾代谢从尿液排出;3个月后,荧光硅纳米颗粒在体内无检出。组织病理学、血液学及体重等各项指标表明荧光硅纳米颗粒无明显活体毒性。综上所述,本论文首先构建了基于荧光硅纳米颗粒的红细胞药物递送系统,该系统具备药物缓释能力及较长的血液循环时间。利用硅纳米颗粒良好的光学性能,对该药物载体的细胞内行为进行了长时程、实时成像示踪;其次,对荧光硅纳米颗粒进行系统的毒性和活体行为学研究,考察其活体分布及代谢过程,验证小尺寸荧光硅纳米颗粒的低/无毒性。
【图文】：

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igure 1-6 Real-time fluorescence imaging of HeLa cells tracked by LysoTracX and SiNPs. Cells are incubated with DOX-loaded SiNPs (containing 5 μg ) for 12 h at 37 °C, followed by treatment with LysoTracker Green DND-26min. Scale bars = 7.5 μm51. (Copyright 2015, Wiley)-6 通过追踪 LysoTracker、DOX 和 SiNPs 的荧光信号对单个 HeLa 细胞进光成像。HeLa 细胞与 SiNPs-DOX 复合物（含 5 μg mL-1DOX）在 37 ° 12 h，接着用 LysoTracker Green DND-26 染色 30 min。比例尺长度为 μm51。（版权 2015，威利出版社）

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此过程中红细胞膜上的孔径变大，，细胞膜内外可进行物质交换；随后加入高渗溶液调回正常渗透压，红细胞孔径收缩，并将 SiNPs-DOX 封在细胞膜内部。图2-3展示了制备包裹SiNPs-DOX的红细胞载体（SiNPs-DOX@RBCs）的示意图。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R943

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