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超支化聚砜胺(PSA)是一种新颖的纳米材料,能够简单一步合成并具有三维立体高度支化结构和末端丰富的氨基功能基团。本课题的目的是通过研究PSA生物相容性、细胞对其内吞作用和在小鼠体内的生物分布,以探讨PSA作为载体将药物等生物活性分子进行体内输送的可行性。
采用A2+BB2单体共聚法制备PSA,通过MTT法比较不同孵育时间对多种细胞的生物相容性,并与第四代树状大分子聚酰胺-胺(PAMAM-G4)进行了比较;在碱性条件下共价结合PSA与异硫氰酸荧光素(FITC),形成荧光标记的超支化聚砜胺聚合物(PSA-FITC)。将聚合物与细胞孵育后,在不同时间点通过激光共聚焦荧光显微镜(CLSM)分别检测在37℃和4℃孵育条件下细胞对聚合物的内吞作用并作比较;通过流式细胞术(FACS)量化聚合物进入细胞的效率;以细胞器特异的荧光染料处理细胞后,CLSM观察在不同时间点PSA-FITC于细胞内的分布情况;为证实CLSM所观察到的结果,将PSA以纳米金颗粒标记后给予细胞,制作标本后于透射电镜下观察纳米颗粒在细胞内的分布;利用小动物活体分子成像系统研究正常Balb/c祼鼠尾静脉注射PSA-FITC后的聚合物的生物分布,并进行量化;为进一步研究PSA作为药物输送载体的可行性,将PSA共价连接化疗药物甲氨喋呤(MTX)及配体叶酸(FA)以达到靶向于肿瘤细胞表面表达的叶酸受体。
结果发现,PSA于生理环境pH条件下(pH=7.4)Zeta电位为-18.5±7.6 mV,其生物相容性良好,与细胞孵育72 h后细胞半抑制浓度>1mg/mL;细胞摄入PSA-FITC高效快速,且具有时间依赖性;在4℃的孵育条件下亦能进入细胞;CLSM及TEM均观察到于孵育3h后线粒体中有PSA-FITC的聚集,于12 h则转而聚集至高尔基体;在正常小鼠体内,PSA在各主要脏器或组织中无明显特异性浓聚;1H NMR显示PSA与MTX及FA能够有效连接;细胞实验证明载药系统具有叶酸靶向性和药物细胞毒性。
一般认为,阴离子聚合物由于与细胞膜的负电荷静电相斥而无法穿膜或入胞效率低下。本课题研究发现,生理环境pH条件下可呈负电性的超支化聚合物——超支化聚砜胺具备高效细胞内转运特点并有良好的生物相容性。由于其表面携带丰富氨基功能基团,容易改性,作为载体通过连接配体或抗体,于肿瘤主动靶向治疗领域具有广阔的应用前景。