具有氧化还原响应的EGCG/Cys交联载药纳米颗粒的制备和性能研究

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心血管疾病严重威胁着人类的健康和生命,而动脉粥样硬化是引起冠状动脉疾病、中风和外周血管病共同的病理基础,寻求有效的动脉粥样硬化治疗手段已成为人们亟需解决的难题。近年来,纳米类药物由于其靶向性、增强药物水溶性、药物装载稳定性和释药多样性的优势,已成为多种疾病治疗的研究热点。另已有研究表明,由于氧化还原状态失衡,动脉粥样硬化斑块部位处于由超氧阴离子、羟基自由基和H2O2等活性氧簇引起的氧化应激状态,纳米药物载体到达斑块部位后,在氧化微环境中发生结构变化,从而能够特异性地释放药物。同时动脉粥样硬化作为一种慢性炎症疾病,持续伴随着增生等问题,雷帕霉素(Rapamycin,Rapa)是一种强疏水性的抗排斥类药物,具有抗炎、抑制平滑肌细胞增殖和迁移、促进自噬和免疫调节等多种功能,具有潜在的抗动脉粥样硬化作用。本论文将绿茶提取物表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)和胱胺(Cys)在溶液中通过席夫碱反应和迈克尔加成反应,形成EGCG/Cys交联纳米颗粒。进一步采用两种方式利用EGCG/Cys交联纳米颗粒装载药物,第一种是通过Rapa药物分子在溶液中形核,EGCG和Cys交联反应成壳,构建了EGCG/Cys(Rapa)核壳结构载药纳米颗粒;另一种通过在反应体系中增溶Rapa,在交联反应过程中装载药物,构建了EGCG/Cys/Rapa均匀分散结构的载药纳米颗粒。由于Cys分子结构中的二硫键(-S-S-)能在动脉粥样硬化病理氧化微环境状态下发生断键,可导致颗粒降解,并依据动脉粥样硬化病理环境的氧化程度的不同,实现个性化的药物释放功能。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察到EGCG/Cys纳米颗粒和两种Rapa载药纳米颗粒均呈球形。使用动态光散射(DLS)检测到EGCG/Cys纳米颗粒粒径为100-300 nm,两种载药纳米颗粒粒径为50-200 nm。X射线光电子能谱(XPS)结果分析表明纳米颗粒交联结构中的-C-N-和-C=N-基团的形成,并证明了颗粒经氧化还原处理后,硫元素含量降低,并且颗粒会由于二硫键断裂而发生降解。傅立叶红外光谱(FTIR)结果同样证实了纳米颗粒的化学结构,并证实EGCG/Cys(Rapa)纳米颗粒和EGCG/Cys/Rapa纳米颗粒中Rapa的成功装载,经高效液相色谱(HPLC)测定EGCG/Cys(Rapa)核壳结构载药纳米颗粒和EGCG/Cys/Rapa均匀分散结构的载药纳米颗粒的载药率分别为24.381%和7.379%。体外药物释放的结果显示,对于EGCG/Cys(Rapa)纳米颗粒,相较于水环境中,在还原型谷胱甘肽(GSH)溶液中具有更快的药物释放速率;而在H2O2水溶液中,8 h内的Rapa释放速率低于水中释放速率,8 h后释放速率逐渐加快,超过在水中的释放总量。而对于EGCG/Cys/Rapa纳米颗粒,在20 mM的H2O2溶液中有最快的药物释放速率,24 h内的药物释放总量高于GSH溶液中的释放总量,无论是在H2O2溶液中还是GSH溶液中的释放速率和释放总量均高于H2O中。上述结果表明两种载药纳米颗粒都具有氧化和还原响应释药特性。体外评价表明EGCG/Cys纳米颗粒和两种Rapa载药纳米颗粒均对内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞有一定的抑制作用,对于EGCG/Cys(Rapa)和EGCG/Cys/Rapa两种载药纳米颗粒来说,由于Rapa的载入,使得对平滑肌细胞的抑制效果更加明显。巨噬细胞对EGCG/Cys纳米颗粒的摄取行为具有浓度依赖性和时间依赖性。另外,三种纳米颗粒在很低的浓度即能显著地抑制巨噬细胞分泌促炎介质白介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α),表现出抑炎性能。三种不同浓度的纳米颗粒溶血率均低于5%,表明EGCG/Cys颗粒在血液循环中的安全性;体内组织安全性评价对大鼠心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏的急性毒性评估组织切片H&E染色结果显示纳米颗粒无富集、损伤组织、引发炎症等状态,具有一定的生物安全性。本论文所构建的具有氧化还原响应的EGCG/Cys交联纳米载体为强疏水药物分子Rapa提供了装载方法。期望根据动脉粥样硬化病理环境的不同氧化程度,实现个性化的药物释放功能。有效减轻口服药物的相关不良反应以及提高药物在体内的生物利用度。该纳米颗粒为动脉粥样硬化的治疗策略提供了新思路。
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