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超顺磁性磁性氧化铁纳米粒子(SPIONs)由于其独特性质,被广泛用于靶向药物递送,磁热疗、细胞标记及其他领域。不同药物修饰的SPIONs在脑内黑质分散结果不同,大部分被发现分布在髓鞘膜上或被细胞内吞,将SPIONs定位在细胞膜上或附近仍然是一个很大的挑战。硫酸软骨素(CS)和透明质酸(HA)作为细胞外基质的重要成分,生物相容性好,细胞膜上也存在大量特异性受体。本工作合成超顺磁性氧化铁纳米粒子,表面进行透明质酸及硫酸软骨素的修饰。通过材料表征研究修饰物分子量、修饰方法和修饰比例对材料性能的影响。挑选出分散性好、修饰量足的材料以进行细胞和动物体实验。具体研究结果如下:(1)在260℃高温环境下以乙酰丙酮铁(Fe(acac)3)和聚乙二醇(PEG)等物质为主要原材料制备出了具有良好水分散性的SPIONs,将高分子量的HA降解为低分子量透明质酸(oHA),改变HA的粘度。透明质酸以不同浓度修饰在纳米粒子表面,透明质酸粘度增大后导致纳米粒子出现严重的团聚现象,随着修饰物分子量的降低,材料的水分散性逐渐提高,粒径尺寸符合正态分布,满足生物医学领域的使用要求。(2)CS以1:1的比例分别用化学法和物理法修饰到SPIONs表面,发现物理法接枝量更多,分散性也更好。通过调节修饰比例后发现,1:2的混合比例时所得产物的平均尺寸和电负性最大。因此,我们选用在此比例下制备的纳米粒子体系作为后续生物实验对象。(3)研究了透明质酸修饰后的纳米粒子对PC-12细胞的细胞毒性,结果表明SPIONs和oHA-SPIONs-1:2的细胞相容性良好。将修饰后的纳米粒子注射到大鼠脑内,切片后通过透射电子显微镜观察纳米粒子在脑内的分布,修饰oHA后能提高纳米粒子在大脑24 h内的留存量。不同脑区分布也不同,颞叶中最高。观察黑质部位的亚细胞结构分布,发现大部分团聚后被内吞进入细胞,细胞结构的完整性有轻微的损伤。对于注射后会出现团聚的oHA-SPIONs-1:2不适合用于热治疗,但可以负载并输运其他药物到脑内。(4)将PC-12细胞分别与SPIONs和CS-SPIONs-1:2培养24 h后,CS-SPIONs-1:2对细胞生长有促进作用,当CS-SPIONs-1:2浓度为200 g/m L时促进作用达到最大。将SPIONs和CS-SPIONs-1:2分别立体定位注射大鼠黑质部位24 h后,CS-SPIONs-1:2存留到脑内的铁含量更高,且在注射后扩散到前脑皮层。TEM观察发现,SPIONs随机聚集在髓鞘或线粒体中,大多数CS-SPIONs-1:2都集中在细胞外侧,显示极低的内吞现象,高度分布于神经元细胞体和突触附近的胞外空间。预期CS-SPIONs-1:2对于需要靶向或接近细胞膜的治疗有很大的应用潜力,CS-SPIONs-1:2可以用作外磁场中深度脑刺激神经元或高效药物载体的工具。