董文飞& Kam W. Leong Adv. Mater.: 仿生的联硒化物桥接介孔二氧化硅纳米颗粒用于双响应蛋白递送

小胖纸 6年前 (2018-07-26) 6451浏览

【引言】

介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）由于其可调节的孔径、形态和表面官能化而在药物递送中受到相当大的关注，但是纯无机骨架的缓慢生物降解性限制了它们的应用，特别是优选基质降解的控释机制。有机桥接的MSNs可以在分子水平上将功能性有机二氧化硅部分结合到介孔二氧化硅骨架中来解决该缺点。其中蛋白质治疗剂是在分子水平上干预的最有效药物之一, 但它易受蛋白酶降解和变性的影响。为了增强生物降解和改善有机桥联MSNs的按需蛋白质释放，通过进一步将其他元素纳入用于蛋白质递送的介孔二氧化硅框架中扩展其环境响应性。

【成果简介】

近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的董文飞和美国哥伦比亚大学的Kam W. Leong教授（共同通讯作者）等报道了将含二硒化物桥联的有机二氧化硅部分包含在二氧化硅骨架中以制备具有氧化和氧化还原双响应性的可生物降解的中孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）。这些二硒化物桥接的MSNs通过静电相互作用将具有细胞毒性RNase A包封到8-10 nm的内部孔中，并在氧化或氧化还原条件下通过基质降解释放负载的药物。用癌细胞衍生的膜片段修饰表面后，MSNs负载的RNase A表现出自源癌细胞的同源靶向性和免疫侵袭性的特征。细胞膜包被的具有双响应性可降解的MSNs具有良好的体外和体内抗癌性能包括增加血液循环时间和增强在肿瘤处的累积以及低毒性。研究成果以题为“Bioinspired Diselenide-Bridged Mesoporous Silica Nanoparticles for Dual-Responsive Protein Delivery”发布在国际著名期刊Adv. Mater.上。

【图文导读】

图一、二硒化物桥联MSNs的制备示意图和双响应

 图二、二硒化物桥联MSNs的理化表征 

（a） BTESePD的1H NMR；

（b） BTESePD的MS；

（c） MSN0 (S-S, 4:1)的TEM图和3D模型图；

（d） MSN1 (Se-Se, 4:1) 的TEM图和3D模型图；

（e） MSN2 (Se-Se, 3:2) 的TEM图和3D模型图。

图三、二硒桥联MSNs的双响应降解和蛋白质释放 

（a） 不同降解间隔下5×10-3 M GSH或100×10 -6 M H2O2下MSNs的TEM图；

（b） MSNs @ RNase A在5×10-3 M GSH、100×10 -6 M H2O2或水中48 h的药物释放曲线。

图四、癌细胞膜修饰的MSNs @ RNase A的制备 

（a） MSN0@RNase A@CM的TEM图；

（b） MSN1@RNase A@CM的TEM图；

（c） MSN2@RNase A@CM的TEM图；

（d） MSNs@RNase A的尺寸；

（e） MSNs@RNase A的Zeta电位；

（f） MSNs@RNase A@CM的SDS-PAGE蛋白质分析；

（g） HeLa细胞中DiD标记的癌细胞膜修饰(红色)和FITC标记的MENs(绿色)的细胞内1 h和6 h。

图五、MSNs@RNase A@CM的同源靶向性、免疫逃逸和抗癌特性 

（a） MSNs@FITC-RNase A@CM孵育6 h后，HeLa细胞或RAW264.7细胞的相对荧光强度；

（b） 不同浓度的MSNs@RNase A或MSNs@RNase A@CM孵育48 h对HeLa细胞的细胞毒性；

（c） 小鼠中cy5.5标记的MSNs@RNase A@CM的循环时间；

（d） 静脉注射HeLa肿瘤裸鼠24 h后，cy5.5标记的MSNs@RNase A@CM的生物分布；

（e） MSNs@RNase A@CM处理HeLa肿瘤裸鼠28 d后的肿瘤照片；

（f） MSNs@RNase A@CM处理HeLa肿瘤裸鼠28 d后的肿瘤体积。

【小结】

研究了开发具有大内部孔径的二硒化物桥联MSNs，用于基质降解控释的蛋白质递送。负载RNase A的MSNs具有氧化/氧化还原双响应的蛋白释放。用癌细胞膜的片段进行表面修饰后的MSNs@RNase A@CM显示出同源靶向性和免疫侵袭性特征，导致体外和体内抗癌效果的改善以及较低的全身毒性。虽然二硫化物和二硒化物的MSNs具有相似的氧化还原响应生物降解性，但是基于二硒化物的MSNs对肿瘤微环境中的ROS也敏感，增加了该递送系统的多功能性。提出的一种多响应可降解纳米载体用于控制递送生物大分子（蛋白质和核酸治疗剂）具有按需释放和低毒性的可能性。

文献链接：Bioinspired Diselenide-Bridged Mesoporous Silica Nanoparticles for Dual-Responsive Protein Delivery（Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201801198）

本文由材料人生物材料组小胖纸编译。

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