初步评价表面PVP修饰磁纳米颗粒的生物安全性

目的研究表面修饰的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒(以Fe_(3)O_(4)NPs@PVP表示)的生物安全性,为磁纳米颗粒的临床应用提供依据。方法将Fe_(3)O_(4)NPs@PVP以0.25、0.5、0.75和1 mg/ml的终浓度加入含有大鼠成纤维细胞的培养基,使用Alarma blue法检测细胞活力;将直径130 nm的Fe_(3)O_(4)NPs@PVP配置等体积,浓度分别为2、5、10和25 mg/kg的混悬液备用,将30只大鼠随机分为对照组、低剂量组、中剂量组、高剂量组、极高剂量组,每组6只,对照组经大鼠尾静脉注射0.2 ml生理盐水,其他组经大鼠尾静脉分别注射0.2 ml浓度为2、5、10和25 mg/kg的Fe_(3)O_(4)NPs@PVP混悬液,注射完毕后连续观察14天。实验周期结束后,取大鼠腹主动脉血行酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)评估免疫球蛋白IgG水平,并测定丙氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase,ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)、总胆红素(total bilirubin,TBIL)、白蛋白(albumin,ALB)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、肌酐(creatinine,Cr)、肌酸激酶(creatine kinase,CK)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)含量。对大鼠的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏实质器官进行病理学检查。结果将Fe_(3)O_(4)NPs@PVP分别以不同终浓度作用于大鼠成纤维细胞,随浓度的增加,细胞存活率呈正比下降;当Fe_(3)O_(4)NPs@PVP终浓度为1 mg/ml时,大鼠成纤维细胞活力值仍有81%。与对照组比较,高剂量组大鼠体内AST水平,极高剂量组大鼠体内AST、BUN、LDH水平均显著升高,组间比较差异均具有统计学意义(P均<0.05);与极高剂量组比较,高剂量组大鼠的ALT水平,中剂量组大鼠的LDH水平较低,组间比较差异均具有统计学意义(P均<0.05)。与对照组比较,中剂量组大鼠的IgG水平较低(P<0.05)。病理结果显示:对照组大鼠心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏各实质器官均保持良好完整性,无明显病变。其他组心肌细胞无肥大、坏死及纤维化;肝小叶结构正常,肝血管无狭窄及堵塞;中剂量组的部分大鼠脾脏切片发现脾脏红髓增生,低剂量组、高剂量组、极高剂量组脾细胞无坏死、炎症、纤维化,脾小结结构正常;肺泡壁无炎症、纤维化等异常情况,肺泡结构正常,肺间质未见弥漫性水肿;肾小球无纤维化,肾小管的结构正常。结论Fe_(3)O_(4)NPs@PVP经静脉注射进入大鼠体内后,大鼠在14天内正常存活,各器官均无明显病变,在极高剂量下仍未产生对大鼠致命性的毒性。该结果表明Fe_(3)O_(4)NPs@PVP具有良好的生物安全性,为后续临床实验研究奠定基础。