阿霉素磁性介孔氧化硅纳米颗粒对口腔鳞状细胞癌细胞的体外实验研究

目的:探讨阿霉素磁性介孔氧化硅纳米颗粒(Doxorubicin-loading Mesoporous Magnetic Silia Nanoparticles,DOX@M-MSNs)对口腔鳞状细胞癌细胞的体外靶向杀伤作用。方法:采用甲基噻唑基四唑(MTT)法,流式细胞仪及激光共聚焦显微镜检测DOX@M-MSNs对CAL-27的体外靶向抗肿瘤效果。结果:单纯磁性介孔氧化硅纳米颗粒表现出非常好的生物稳定性以及生物相容性,尽管浓度为100 mg/L时,细胞存活率仍超过80%。当浓度值有所提升及作用时间延长后,相较于单纯阿霉素原料组,DOX@M-MSNs对于肿瘤细胞的增殖抑制作用明显增强,差异有统计学意义(P<0.05)。流式细胞仪检测结果显示DOX@M-MSNs促进肿瘤细胞的凋亡率高于单纯阿霉素,随着药物作用时间延长,其对肿瘤细胞的抑制效果明显增强,凋亡率增高。激光共聚焦显微镜检测结果显示通过外加磁场,磁性区域的DOX@M-MSN释放的DOX于肿瘤细胞的聚集优于非磁性区域。结论:DOX@M-MSNs纳米颗粒能够选择性进入肿瘤细胞内,从而使得阿霉素对肿瘤细胞的毒性有所增强,进而使得其杀伤肿瘤细胞的效果显著提高,外加磁场可以显著地提升输送DOX@M-MSNs进到肿瘤细胞内的效率,进而提高肿瘤抑制效果。

杂交鹅掌楸悬浮细胞高效摄取具有良好生物相容性的超微介孔氧化硅纳米颗粒

采用扫描电子显微镜（SEM）和激光共聚焦显微镜（LSCM）系统研究了超微介孔氧化硅纳米颗粒（MSNs）和杂交鹅掌楸悬浮细胞共孵育的互作特征.将MSNs通过异硫氰酸荧光素（FITC）标记后,再利用LSCM观察其被植物细胞摄取的情况.结果表明,5~15nm的MSNs可以通过内吞途径有效将FITC分子载入完整植物细胞.然而,在无MSNs作为载体的情况下,游离FITC分子则无法进入完整植物细胞.SEM观察结果进一步表明,MSNs容易聚集在完整植物细胞的表面,而且通过硅元素含量对比分析,直接证明了MSNs可以被完整植物细胞摄取到其内部.其次,利用荧光素二乙酸酯染料分析和MSNs共培养24h后的植物细胞的活性,其结果表明,这些细胞仍然保持很好的活力,而且也没有观察到明显的细胞死亡.最后发现,这些和MSNs共培养后的鹅掌楸细胞仍可以通过胚胎发育实现植株再生.综上所述,在植物生物学中,这种超微MSNs作为纳米载体可以应用到细胞的体外外源基因转染.

pH响应的介孔二氧化硅纳米颗粒的制备及可控释放

选择带负电荷且溶解度和分子结构对pH值非常敏感的聚丙烯酸作为封堵分子,采用静电吸附的修饰方法,制备了pH响应的MCM-41型介孔二氧化硅纳米颗粒.利用高倍透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及比表面积分析等手段表征了介孔二氧化硅纳米颗粒的物理化学性质.以联钌吡啶染料分子作为模式客体分子,研究了pH调控下的模式客体分子在介孔二氧化硅纳米颗粒中的包裹及释放行为.结果表明,该介孔二氧化硅纳米颗粒对pH具有很好的响应性;在近中性条件下,带正电的二氧化硅纳米颗粒通过静电吸附作用吸附带负电的聚丙烯酸,导致介孔封堵,使包载的染料分子几乎无释放;客体分子的释放率随着pH值的降低而升高,当pH≤5时,染料分子显著释放,pH=1时客体分子的释放率高达98%,可以实现对包载客体分子的控制释放.该pH响应的介孔二氧化硅纳米颗粒载体具有制备简便、价格低廉和包载量大等优点,有望应用于药物的控制释放.

核酸适配体封盖的介孔二氧化硅纳米颗粒用于肌红蛋白的检测

利用核酸适配体封盖的介孔二氧化硅纳米颗粒构建了一种新型、简便及免标记的肌红蛋白定量检测方法.首先,用肌红蛋白核酸适配体将荧光小分子罗丹明6G封盖在介孔颗粒内,当存在目标物肌红蛋白时,由于介孔颗粒上的核酸适配体可特异性结合肌红蛋白而脱离介孔颗粒表面,进而释放介孔颗粒内的罗丹明6G,使溶液荧光强度增强.实验结果表明,荧光强度与肌红蛋白的浓度呈正相关,通过荧光强度的变化可实现对肌红蛋白的定量检测.该方法的检出限低至1.1 nmol/L,且选择性好,可满足临床医学的检测要求.

介孔二氧化硅纳米颗粒经氧化应激所致肾细胞毒性及GSK-3β在其中的作用

研究氧化应激及GSK-3β在介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)诱导肾细胞毒性中的作用及机制,以及抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)在此毒性中的保护作用。选用NRK-52E大鼠的肾小管上皮细胞,将其直接或用1μmol/L NAC预处理,然后暴露于400μg/mL MSNs中。采用MTT法测定细胞活力,采用JC-1荧光染色法检测线粒体膜电势,采用western blot法检测GSK-3β等蛋白水平,并测定抗氧化物SOD、GSH和CAT活性。NRK-52E细胞暴露于MSNs内24 h即出现严重的细胞毒性,其IC_(50)为(438.6±7.1)μg/mL。400μg/mL MSNs作用24 h后,细胞的存活率下降到47.57%±2.03%,胞内SOD、GSH、CAT活性水平分别下降到39.74%±2.23%、51.42%±3.08%、46.05%±3.71%(P<0.001)。400μg/mL MSNs还可显著活化GSK-3β,崩解线粒体ΔΨ_m,促进线粒体Cyt C漏出,并剪切激活Caspase-3,引起细胞死亡(P<0.001);1μmol/L NAC干预后可显著缓解400μg/mL MSNs引起的这些变化(P<0.01)。MSNs通过激活GSK-3β信号通路来诱导肾细胞氧化应激损伤,NAC可以改善线粒体功能,提高细胞抗氧化能力,减轻此损伤。

介孔二氧化硅纳米颗粒及其承载药物在心肌保护中的应用

纳米生物材料在医学成像、药物输送、临床诊断和治疗等领域受到越来越多的关注。介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous silica nanoparticles,MSN)因其独特的优势在药物递送和生物医学中得到广泛应用,但其安全性和应用效果需要进一步的深入研究。本文对MSN的生物相容性、载药释放及其承载药物在心肌保护中的应用作一综述。

pH/温度刺激响应型核-壳结构介孔二氧化硅纳米颗粒的设计与制备

首先将具有pH敏感特性的聚甲基丙烯酸二异丙胺基乙酯(PDPA)和靶向分子叶酸(FA)接枝到介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)表面,合成了MSNs-PDPA-FA。然后将单体甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO_(2)MA)、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)与甲基丙烯酸二异丙胺基乙酯(DPA)通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应制备了pH/温度双重响应型聚合物P(MEO_(2)MA_(90)-co-OEGMA_(10))-b-PDPA10。最后在pH=7.4的条件下将聚合物P(MEO_(2)MA_(90)-co-OEGMA_(10))-b-PDPA_(10)通过疏水作用自组装到MSNs-PDPA-FA的壳层来保护FA分子。通过粒径与透射率表征分析了该自组装体的pH/温度响应性能,并对该自组装纳米载体的体外释药动力学进行了研究。结果表明,该自组装体系能够灵敏地响应环境中pH与温度的变化。在正常生理环境下,48 h后的药物累计释放量不超过10%,而在pH=5.0、44℃下,药物48 h的累计释放量达到65%。

Chelator-Free法标记介孔二氧化硅纳米颗粒用于乳腺癌靶向PET成像

目的 使用Chelator-Free法进行^(68)Ga标记介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs),制备新型正电子发射计算机断层显像(PET)分子探针,并检测其表征、生物安全性、放射性化学性能、体内生物分布及评估其体内乳腺癌靶向PET成像性能。方法 用模板法合成MSNs,对其进行纳米表征及生物安全性分析,明确其良好的生物安全性。并用Chelator-Free法进行^(68)Ga标记,制备出新型纳米PET分子探针^(68)Ga-MSNs,对其进行放射性化学分析,评估其在KM小鼠体内生物分布和对乳腺癌荷瘤小鼠的靶向PET成像性能。结果 MSNs平均粒径为85.03 nm,分散均匀,形貌优良。生物安全性分析显示MSNs在100μg/ml浓度下对细胞增殖无明显影响,显示出良好的生物安全性。^(68)Ga-MSNs的标记率大于95%,放射性化学分析显示,经纯化后^(68)Ga-MSNs放射性化学纯度大于98%,体外标记稳定性优良。KM小鼠体内生物分布显示^(68)Ga-MSNs主要分布于肝脏、脾脏和肺脏。乳腺癌MCF-7荷瘤小鼠模型PET成像表明,^(68)Ga-MSNs在肿瘤部位摄取明显,显示出良好的体内靶向PET成像性能。结论 本研究成功应用Chelator-Free标记法构建的^(68)Ga-MSNs分子探针具有良好的表征、生物安全性及放射性化学性能,具有活体乳腺癌靶向PET成像性能,该研究为乳腺癌的靶向诊疗提供新的药物平台。

刺激响应和靶向型介孔二氧化硅纳米颗粒递送抗肿瘤药物的研究进展

传统化疗药物在正常细胞和肿瘤细胞中都有分布,存在多药耐药和毒性增加等不良影响,需要开发先进的药物递送系统。在纳米载体表面附加靶向基团可以进行药物的靶向递送,在纳米载体表面修饰环境敏感分子可以得到刺激响应的新型药物递送系统。介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)药物递送系统可以改变药物的生物分布特征,在肿瘤细胞中实现增强的高通透性和滞留效应,增加药物在肿瘤部位的积累,因此,开发靶向肿瘤的MSN药物递送系统可以克服多药耐药问题。详细调研了2019~2021年关于刺激响应和靶向型MSN药物递送系统的文献,对不同类型的MSN在抗肿瘤药物递送中的研究进展进行了综述。

基于功能化介孔二氧化硅纳米颗粒的石英晶体微天平气体传感器快速检测啤酒中的甲醛

为实现啤酒中甲醛的快速检测,建立了一种基于功能化介孔二氧化硅纳米颗粒的石英晶体微天平气体传感器的检测方法。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附脱附仪对材料进行表征,并分析该传感器对甲醛气体的气敏性能及其在啤酒中甲醛的检测效果。结果表明:介孔二氧化硅纳米平均颗粒直径约100 nm、孔径约3.5 nm,该传感器检测甲醛气体灵敏度高,检测限达0.5 mg/L,响应时间为7 s,恢复时间为12 s,选择性和稳定性良好;检测啤酒中甲醛时,每个样品在30 s内可以完成检测,且表现出良好的准确性和线性关系。

加载促生长激素神经肽的介孔二氧化硅纳米颗粒药物载体对高糖环境下神经元细胞增殖的影响

目的制备加载促生长激素神经肽(GAL)的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)药物载体,探讨其对高糖环境下神经元细胞增殖的影响。方法首先制备由聚乙二醇(PEG)修饰的MSNs(MSNs/PEG),进行生物相容性检测,并测定其中GAL的加载量。随后加载GAL制备MSNs/GAL/PEG药物载体,测定MSNs/PEG对GAL的缓释性能,分析MSNs/GAL/PEG对高糖环境下背根神经节(DRG)神经元细胞增殖的影响。结果成功制备MSNs/PEG纳米药物载体,用200、100、50、25、12.5、6.25、3.125和0μg/mL的MSNs/PEG处理DRG神经元细胞,24 h后的细胞活性分别为99.60%±3.29%、98.95%±1.17%、96.99%±0.68%、105.80%±0.39%、103.20%±1.57%、100.92%±2.08%、102.49%±8.85%、107.72%±6.34%,48 h后的细胞活性分别为94.48%±0.84%、95.45%±1.29%、94.32%±1.22%、94.32%±1.41%、94.00%±1.94%、95.13%±1.84%、94.00%±2.23%、99.03%±2.02%,表明该药物载体在0~200μg/mL的质量浓度范围内对神经元细胞均无毒性。每毫克MSNs/GAL/PEG中GAL的加载量为3.26μg。在pH值7.4、37℃的条件下,1、2、4、6、8、10、12、24、36、48、72 h后,MSNs/GAL/PEG半透膜外部GAL的质量浓度分别为(3.58±1.46)、(10.77±1.11)、(54.80±2.32)、(61.70±2.58)、(63.67±2.52)、(66.61±1.37)、(66.82±2.00)、(67.55±2.02)、(69.80±1.76)、(69.64±3.73)、(71.57±3.70) ng/mL。正常葡萄糖浓度(25 mmol/L,对照组)培养12、24、48、36、60和72 h后的神经基底细胞培养基中DRG神经元细胞的细胞数分别为(62.69±5.97)×10~4、(68.56±3.34)×10~4、(87.91±6.80)×10~4、(141.25±16.34)×10~4、(183.78±12.02)×10~4、(265.45±7.19)×10~4,高葡萄糖浓度(45 mmol/L)培养后分别为(55.71±1.23)×10~4、(52.77±8.39)×10~4、(58.61±12.21)×10~4、(66.59±7.41)×10~4、(77.59±4.02)×10~4、(114.37±13.27)×10~4,高糖+MSNs/PEG培养后分别为(58.05±13.96)×10~4、(55.81±4.67)×10~4、(63.61±11.46)×10~4、(68.6±4.84)×10~4、(77.00±7.02)×10~4、(115.86±8.76)×10~4,高糖+MSNs/GAL/PEG培养后分别为(60.82±2.87)×10~4、(63.16±0.72)×10~4、(84.69±16.35)×10~4、(127.59±12.12)×10~4、(164.29±8.21)×10~4、(241.93±20.88)×10~4。高糖+MSNs/GAL/PEG组培养36、48、60、72 h后的DRG神经元细胞数均显著多于高糖组和高糖+MSNs/PEG组同时间点(P值均<0.05),但与对照组各时间点间的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。结论本研究构建的MSNs/PEG具有较高的生物相容性、高载药量和较好的缓释性能。MSNs/GAL/PEG可以明显加快高糖环境下DRG神经元细胞的增殖,缓解高糖对神经元细胞的损伤。

枝状介孔二氧化硅纳米颗粒的制备及载释性能测试

采用非油相法,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,三乙醇胺(TEA)为催化剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,以具有低表面张力的三氟乙酸钠(FC2)、全氟辛酸钠(FC8)为添加剂,与CTAB相互作用,合成了粒径、孔径可微调的枝状介孔二氧化硅纳米粒子(DMSNs)。研究了TEOS和FC的用量以及FC的碳链长度对DMSNs的孔径、粒径大小的影响。结果发现,TEOS的用量对于产品的微观结构影响不大。选择FC8作为添加剂,当FC8与CTAB的摩尔比为0.15时,可以合成大孔径、小粒径的DMSNs。通过负载和释放溶菌酶实验发现,具有这种微观结构的DMSNs具有最大的负载量及缓慢的释放速率,负载释放性能好。

原花青素-介孔二氧化硅纳米颗粒复合体制备及释放研究

原花青素(proanthocyanidins,PC)是广泛存在于植物体内的一大类多酚化合物,具有较高抗氧化活性,广泛应用于食品、医药等领域。但是,其稳定性差导致生物利用率低,如能提高其稳定性将有助于拓展其应用范围。采用气溶胶法,以四乙氧基硅烷为二氧化硅前躯体,十六烷基三甲基溴铵作为模板,制备了一种单分散介孔二氧化硅纳米颗粒(mesoporous silica nanoparticles,MSNs)。采用浸渍法,将PC负载于MSNs中制备了PC-MSNs复合体,考察了温度、PC质量分数、处理时间和MSNs添加量对负载效果的影响,并通过模拟胃肠道条件,研究PC-MSNs的释放情况。实验结果表明,当MSNs为5 mg/mL,PC质量分数为4 mg/mL,变温交替处理程序为:30℃处理0.5 h,然后4℃处理0.5 h,此为一次变温刺激,重复两次,在此条件下,负载量最高,每克MSNs中可负载512 mg PC。根据Brunauer-Emmett-Teller分析方法得出,比表面积与孔容积明显下降,说明PC被成功负载进MSNs颗粒中。未负载的PC在小肠消化结束时只保留了50.2%,而将PC负载于MSNs体系,可使其少受胃酸破坏,到达小肠处释放,在小肠消化结束时保留了77.1%,说明MSNs可显著提高PC在小肠液中的含量,提高其生物利用率。

前沿科研成果融入仪器分析实验教学——钆掺杂介孔有机氧化硅纳米颗粒的制备

本文以钆掺杂介孔有机氧化硅纳米颗粒为例,探讨了将科研成果融入仪器分析实验教学的方法和实践效果。实验设计采用溶胶-凝胶过程和化学沉积法制备钆掺杂介孔有机氧化硅纳米颗粒,研究其在磁共振成像性能方面的应用。实验过程包括钆掺杂介孔有机氧化硅纳米颗粒的制备,透射电子显微镜、傅里叶红外变换光谱仪和比表面分析等表征内容。经过本实验,学生能够深入地了解并掌握钆掺杂有机氧化硅的合成、仪器的操作以及相关数据的分析,实现理论与实际的结合,基础知识与现代科研手段的结合。同时锻炼学生独立思考、创新能力和实验设计的能力,进而提高学生科研素养,激发学生科学热情和兴趣。

板栗壳原花青素-介孔二氧化硅纳米颗粒复合体的制备工艺优化

板栗壳中富含具有清除自由基作用的原花青素(Proanthocyanidins,PC),但PC稳定性差导致其在消化道中容易降解,从而降低其生物利用率。采用介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous silica nanoparticles,MSNs)负载板栗壳PC制备板栗壳PC-MSNs复合体,可提高其生物利用率。本文在单因素试验的基础上,采用Box-Behnke试验设计法对MSNs负载PC工艺进行优化,结果显示,当PC浓度0.3 mg/mL、MSNs添加量0.005 g、变温交替处理3次时,优化工艺效果最好,此时,板栗壳PC的负载率最高,为15.96%。

树枝状介孔二氧化硅基纳米材料催化转化二氧化碳的研究进展

近年来,树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒(DMSNs)成为催化界的研究热点,因其具有大的开孔结构、高比表面积、优异的溶剂分散性、良好的生物相容性等,上述优点使得DMSNs在实现CO_(2)的捕获和催化转化中取得了良好的发展。结合国内外研究进展,总结了近年树枝状介孔二氧化硅基纳米功能材料在CO_(2)催化转化方面的应用和反应机制,并与传统二氧化硅介孔材料(如SBA-15或MCM-41)的催化转化性能进行比较。最后对该材料在CO_(2)催化转化方面的应用进行了展望。

载吲哚菁绿二氧化硅纳米颗粒的构建及其对宫颈癌HeLa细胞的杀伤作用

目的:构建载吲哚菁绿二氧化硅纳米颗粒(ICG@MSNs)并探讨其对宫颈癌HeLa细胞的杀伤作用。方法:通过模板法合成了介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs),并物理包载光热剂吲哚菁绿(ICG),制备具有光热效应的ICG@MSNs,并将其应用到HeLa细胞的体外研究中。结果:ICG@MSNs的粒径约200nm,粒径均一,为形态规则的球形。ICG@MSNs与单纯的ICG具有类似的光热效应。细胞内吞实验显示,ICG包载于二氧化硅纳米颗粒后更易被肿瘤细胞内吞,进而发挥光热作用杀死宫颈癌HeLa细胞;细胞毒性实验表明,在808nm激光照射下ICG@MSNs对细胞毒性作用明显增加,可以显著杀死宫颈癌HeLa细胞。结论:ICG@MSNs稳定性和生物相容性良好,同时具有良好的产热性能,肿瘤光热治疗效果明显,应用于宫颈癌治疗的前景良好。

基于AIE功能化介孔二氧化硅探针的铜离子荧光分析法

该工作发展了一种基于聚集诱导发光(AIE)功能化介孔二氧化硅的纳米探针,用于铜离子的高灵敏荧光分析。利用N-(4-甲酰基苯基)咔唑与2,3-二氨基-2-丁烯二腈通过席夫碱反应合成马来腈衍生物(定义为MC)有机荧光分子,然后,将MC分子衍生的有机硅前驱体MC-Si固定于介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)表面,制得AIE功能化的介孔二氧化硅纳米探针(MC-MSN)。利用MC-MSN中C=N的N原子与Cu^2+发生的强配位螯合作用,引起MC-MSN的荧光增强,实现对Cu^2+高灵敏的荧光分析。此外,通过适当的化学处理(例如加入EDTA螯合Cu^2+),可实现MC-MSN探针的循环重复利用。该铜离子荧光检测方法具有灵敏度高、检出限低、选择性好、准确度高、操作方便等优点。

不同粒径的介孔纳米硅材料对小鼠的急性毒性研究

目的介孔二氧化硅纳米粒（mesoporoussilicananoparticles，MSN）是一种新型、潜在的药物纳米载体。为探索其可能存在的毒性，本研究采用小鼠进行急性毒性研究，分析毒性与材料粒径的关系。方法使用上下法主试验，经静脉注射途径将3种不同粒径（80、200、1000nm）及二氧化硅粉（20nm）分别给予小鼠，观察动物的毒性反应，存活动物观察14d，计算半数致死量（LD50）。观察期结束后，取血进行血生化检测，并对其进行大体解剖，摘取心、肝、脾、肺、肾和大脑，称重并计算脏器系数，制片及进行病理组织学检查。结果MSNs对小鼠有明显的急性毒性，20、80、200、1000nm给予小鼠静脉注射的LD50范围分别为：（26．3～32．8）、（100～125）、（304．7～381）、（80～100）mg·kg^-1；即毒性大小为20nm〉1000nm〉80nm〉200nm。结论MSNs会对小鼠造成急性毒性，并且毒性强弱与其粒径密切相关。

基于特异性适配体封盖介孔纳米材料的T-2毒素快速检测技术

利用介孔纳米材料富集信号探针,采用T-2毒素适配体作为识别探针和信号探针的控制开关,检测体系中的靶标T-2毒素可以与识别探针T-2毒素适配体进行特异性结合并释放出信号探针,根据信号强度与靶标毒素含量的相关关系建立一种非标记型T-2毒素快速定量检测技术。结果表明,应用本法对玉米、大麦、小麦等样品检测加标回收率为85.8%~111.4%,相对标准偏差在4.6%以内,具有良好的检测准确性和重复性;同时该方法灵敏度高,方法检出限为1.25 ng/mL,且在不同污染范围内(0~50、50~250 ng/mL)线性相关性较强,与传统的实验方法相比,该方法具有快速、简便、廉价等优点,可在较宽的线性范围内进行T-2毒素的高灵敏度定量检测。