高效黏膜穿透的近红外光驱动的黏惰性纳米马达

黏液层覆盖在黏膜上方,是人体的免疫防线,其在利用静电和疏水作用高效吸附并滞留外来粒子的同时也阻碍了载药纳米粒子的穿透,这给基于纳米载体的跨黏膜疾病的治疗带来困难.本文制备了一种近红外光驱动的具有黏液惰性的纳米马达,用于快速穿透黏液层进行黏膜递送.该纳米马达以表面氨基化的介孔二氧化硅纳米粒子作为主体,将两性离子聚合物聚羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯(pCBMA)接枝于其上得到黏液惰性的纳米粒子MSNs-pCBMA;随后,通过将金沉积在MSNs-pCBMA半表面上得到Janus型纳米马达JMSNs-pCBMA,其可以在近红外光的照射下定向运动.透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线能谱和热重分析等表征结果表明合成了JMSNs-pCBMA,水合粒径为(329±14)nm,pCBMA的接枝量为0.114 g/g.光热响应实验表明,JMSNs-pCBMA溶液在近红外光照射下具有良好的升温能力.此外,黏液渗透实验表明,pCBMA的接枝和近红外光驱动均提高了纳米粒子在黏液中的渗透能力,其中JMSNs-pCBMA在近红外光照射4 h后黏液渗透率达到了52.4%,表观渗透系数达到21.9×10^(-6)cm/s,且在黏液中的运动速度为3.28μm/s.体外细胞实验表明,JMSNs-pCBMA具有良好的生物相容性,可在体外被Calu-3细胞高效摄取.本文制备了一种具有快速穿透黏液层能力的纳米马达,为跨黏液层递送载体的构建提供了新思路,将推动纳米马达在黏膜递送中的应用.

黏惰化及酸敏感修饰对纳米粒子黏膜穿透的影响

使用纳米粒子进行疾病的诊断和治疗是当前研究的一个热点.由于受到黏液层的阻碍,纳米粒子对于黏膜上皮细胞的进入效果不佳,从而限制了其对黏膜相关疾病的诊断和治疗.本文设计合成了一种具有黏惰性的酸敏感纳米粒子(MSNs-pCBMA-DMMA),可有效穿透黏液层进入黏膜上皮细胞.首先采用溶胶-凝胶法合成了表面氨基化的介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs-NH_(2)),然后通过原子转移自由基聚合法(ATRP)使两性离子羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯(CBMA)在MSNs-NH_(2)表面上聚合形成聚羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯(pCBMA),获得惰性化的粒子(MSNs-pCBMA),最后将酸响应性分子2,3-二甲基马来酸酐(DMMA)修饰于MSNs-pCBMA表面,制备了MSNs-pCBMA-DMMA.场发射透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氢核磁共振波谱(^(1)H NMR)和纳米粒度Zeta电位测定仪等分析结果表明,本文合成了MSNs-pCBMA-DMMA,且粒子表面电位随pH值降低显著增加,在pH=7.4~5.7范围内具有酸敏感能力.Transwell®小室实验表明,pCBMA的接枝提高了粒子在模拟黏液中的渗透速率,而DMMA的修饰则进一步增强了粒子的扩散能力,4 h内MSNs-pCBMA-DMMA的模拟黏液渗透率达到16.3%,为MSNs-pCBMA的1.9倍,MSNs-NH_(2)的3倍,而以MSNs-NH_(2)的表观渗透系数(P_(app))为标准计算得到的MSNs-pCBMA-DMMA的相对表观渗透系数达到了2.96.细胞毒性试验验证MSNs-pCBMADMMA粒子的生物安全性良好.细胞摄取试验表明,相比于其它粒子MSNs-pCBMA-DMMA能够更快的被黏膜上皮细胞摄取.本文所构建的纳米粒子能够快速渗透黏液且易于被黏膜上皮细胞摄取,为其应用于黏膜相关疾病的活体诊断和治疗提供了基础.