酸敏感磁性脂质纳米颗粒的制备及肿瘤靶向成像与磁感应热疗研究

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乳腺癌是近年来威胁女性生命健康的恶性肿瘤之一,目前临床上对乳腺癌常采取的治疗方法主要有手术切除、化疗和放疗等。然而,这些传统疗法对患者身心创伤性极大、用药副作用强、肿瘤复发率高、患者耐受力低且极易破坏自身免疫系统平衡,因此寻求一类安全有效的肿瘤“绿色疗法”是未来临床乳腺癌治疗的重中之重。当前,基于磁性纳米材料的磁感应热效应是一种新型的乳腺瘤治疗手段,可选择性地加热肿瘤组织,致使肿瘤细胞凋亡,而不损伤正常组织,具有靶向、微创、毒副作用低和疗效明显等优点,将成为肿瘤治疗的最佳策略之一。为了发展一类高性能的肿瘤热疗用磁性纳米材料,首先采用优化的高温热解法,在高沸点的二苄醚溶剂中,以乙酰丙酮铁为前驱体,通过掺杂锌元素和调控表面活性剂油酸(OA)、油胺(OAm)的比例,成功制备出尺寸分布在10 nm、13 nm、16 nm、20 nm和34 nm磁学性能优异的锌铁氧体纳米颗粒。理化性能表征显示制备的纳米颗粒单分散性良好,具有规则的形貌。其次,选择了油溶性13 nm的锌铁氧体为纳米磁核,通过优化相转移中包覆磷脂种类及比例,制备出蛋黄卵磷脂(E80)、氨基修饰的聚乙二醇磷脂(DSPE-PEG-NH2)与胆固醇(CLS)修饰的聚乙二醇磷脂(DSPE-PEG-CLS)包覆的磁性脂质纳米颗粒,进一步通过席夫碱(SB)基团连接第二层PEG,最终得到一种酸敏感的磁性脂质纳米颗粒(MNPs@CLS@SB)。通过优化制备的工艺条件发现,采用超声破碎法,且E80添加量为11 mg、PEG分子量为5000时制备出的MNPs@CLS@SB具有更好的水溶性、稳定性和分散性。这种功能型MNPs@CLS@SB的构建为后续实现活体肿瘤诊疗提供了前提基础。在磁性材料介导的肿瘤成像方面,通过在MNPs@CLS@SB脂质分子层中嵌插荧光探针吲哚菁绿(ICG)分子,构建了一种可同时进行磁共振成像(MRI)和荧光成像的双模态纳米颗粒。通过构建小鼠乳腺原位皮下移植乳腺瘤(4T1)模型并给予MNPs@CLS@SB的静脉给药(剂量:25 mg Fe/kg体重),结合MRI和荧光成像可实现材料在肿瘤区域的精准诊断与定位。研究发现,MNPs@CLS@SB可在24~48 h内显著富集至肿瘤组织区域,同时具有良好的抗机体巨噬细胞吞噬以及血液长循环等特点,从而达到靶向肿瘤组织的目的。其发挥靶向效应的原因可能在于,当MNPs@CLS@SB到达肿瘤微酸性环境时,表面酸敏感的SB键断裂进而暴露内含的CLS基团,增加纳米颗粒与肿瘤细胞的亲和力,使纳米颗粒在肿瘤组织长时间滞留,也为后续发挥肿瘤磁感应热疗(TMH)提供了基础。在评价磁性材料介导的肿瘤TMH方面,通过设计优化的肿瘤治疗策略,即将小鼠随机分成生理盐水组、仅给与交变磁场组、仅给与制剂组及同时给与制剂与交变磁场组,以小鼠尾静脉注射的方式,每四天给予MNPs@CLS@SB注射一次(单次剂量:25 mg Fe/kg体重),进行为期16天的肿瘤磁感应热疗(交变磁场频率:480 k Hz,电流:20 A)。通过热成像仪对热疗后的小鼠表面温度检测发现,肿瘤表面热疗温度最高可达42℃以上;通过对小鼠体重、肿瘤体积大小及组织病理切片的免疫组化检测,发现,MNPs@CLS@SB介导的TMH效应可显著诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤新生血管生成、延缓肿瘤病灶转移,最终控制肿瘤的生长,小鼠的最长存活时间可延长至40天以上。本文设计的功能型MNPs@CLS@SB,可创新性解决纳米材料体内循环时间短、肿瘤区域滞留时间短、正常组织易吞噬等问题,为发展多模态影像指导的肿瘤精确治疗提供了一种新策略。
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