金纳米笼胶囊的制备及其在肿瘤细胞药物投放中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 金纳米笼胶囊的制备及其在肿瘤细 胞药物投放中的应用 摘要：纳米胶囊以其独特的优点， 在生物医学领域中应用广泛。本工作介 绍了一种以金纳米笼为核心，内部装载 抗癌药物盐酸阿霉素（DOX） ，以功能 化的 DNA 纳米材料为外壳并封锁笼口 的新型纳米胶囊。这一纳米胶囊集细胞 荧光成像、药物靶向投送功能于一体， 可通过荧光显微镜识别靶细胞（本实验 以人类 B 淋巴瘤细胞 Ramos 细胞为研 究对象） ，同时释放药物作用于靶细胞， 诱导靶细胞凋亡。该纳米胶囊的研究为 肿瘤细胞的诊断及靶向药物研究领域提 供了一定的理论研究依据。 中国论文网 /8/view-12767071.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 关键词：金纳米笼； 淋巴瘤细 胞； 脱氧核糖核酸适体； 药物释放； 荧光显微镜 1 引言 纳米胶囊是纳米材料的一个重要 分支1 ，2 ，目前在生物医学领域具有 广阔的应用前景。纳米胶囊微小的结构 具备优良的生物屏障穿透性能，其内部 空间赋予了它药物装载的能力，结合一 些胶囊体的功能化设计可使之具备药物 可控释放能力3。纳米胶囊最重要的应 用之一是靶向缓释药物的开发4。与常 规给药相比，纳米胶囊靶向给药技术具 备明显的优势，即纳米胶囊可以提高药 物的生物相容性，难溶解于水的特效药 物可通过纳米胶囊的装载来改善其在生 物体内的吸收能力。目前开发的药物约 有 40% 是不溶于水的，这大大限制了 药物的应用。纳米胶囊技术的出现解决 了这个问题。纳米胶囊另一个特点是它 可直接将药物运抵靶标病灶并持续释放 内含药物，维持药物在病灶的有效浓度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 57，提高治疗效果的同时降低药物 对人体其它组织或器官的毒副作用 8，9。这一优点解决了普通药物在吸 收及血液运输过程中容易被分解的难题。 因此，纳米胶囊的研究成为近年来的热 点话题，目前该领域的研究主要集中在 纳米胶囊的靶向设计、胶囊载体优化、 可控药物释放等方面。 金纳米笼10，11 是一种新型纳 米材料，其制备方法简单，普通实验室 即可自行合成制备，金纳米笼良好的生 物相容性使其在生物医学领域具有广泛 的应用潜力。本研究设计了一种以金纳 米笼为内核、DNA 纳米复合结构为外 壳的新型纳米胶囊，其中空心金纳米笼 内核具备药物装载能力，而 DNA 纳米 复合结构外壳包含以下几个功能：其一， 可通过其上固载的细胞 DNA 适体来特 异性识别靶标肿瘤细胞，进而将药物载 荷靶向目标；其二，可通过其上设计的 DNA 荧光分子开关实现靶标细胞的高 信噪比荧光成像检测（即具有靶标激活 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的荧光打开式标记能力，减小了探针本 身带来的荧光背景） 。综上所述，该新 型纳米胶囊可实现药物的靶向运输，可 跟踪药物的释放情况（药物 DOX 本身 有荧光性能，未释放时存储在金纳米笼 内部，其荧光信号被屏蔽，随着释放发 生 DOX 本身荧光信号恢复） 。本工作设 计的金纳米笼胶囊的结构原理如图 1 所 示。首先，利用金纳米笼中空结构装载 抗癌药物盐酸阿霉素 DOX，同时采用 设计的改良的 DNA 自组装网状纳米结 构12通过硫金键共价结合、碱基配对 杂交等作用在金纳米笼表面形成密封包 装层，将药物封存在金纳米笼体内部， 形成载药纳米胶囊。其次，通过对 DNA 网状纳米结构密封层的功能化设 计，在其中引入肿瘤细胞特异性识别 DNA 适体片段（DNA S8） ，赋予了金 纳米笼胶囊对特定肿瘤细胞的靶向识别 能力，使之成为一种靶向药物投送工具。 同时，为了便于清晰地监控和跟踪纳米 胶囊对特定细胞的识别，在 DNA 网状 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 纳米结构密封层的设计中还引入了荧光 开关机制（DNA aptamerFAM/DNABHQ，即绿色荧光素 FAM 修饰的 DNA 适体 DNA S8，和荧 光淬灭基团 BHQ 修饰的部分互补 DNA 片段 DNA S9，其碱基序列见表 1 中的 DNA S8 和 DNA S9） ，只有当金纳米笼 胶囊与特定靶标细胞相遇时，才能引发 DNA 适体（DNA S8）对靶标细胞的特 异识别反应，进而借由竞争反应机制使 修饰了荧光淬灭团 BHQ 的 DNA 片段 （DNA S9）从主体结构上脱落下来， 恢复 DNA 适体（DNA S8，一端修饰了 绿色荧光素 FAM）的绿色荧光，从而 实现对靶标细胞的荧光打开式指示。由 于荧光开关机制的引入，降低了背景荧 光信号的干扰，使得成像信噪比得到优 化。由 DNA 适体介导通过特异性识别 作用结合到靶标细胞表面的金纳米笼胶 囊，借由细胞内吞作用进入靶标细胞内 部，在细胞内吞小泡溶酶体中 DNase（脱氧核糖核酸酶）作用下，其 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 表面 DNA 网状纳米结构密封层外壳逐 渐解体，结构变松散，导致装载的 DOX 缓慢释放出来，由于这种药物本 身具有荧光特性，因此释药的过程可以 通过激光共聚焦显微镜双荧光通道图片 叠加的方式来判断 DOX 的释放程度。 本研究设计的金纳米笼胶囊是一种集细 胞特异性识别与荧光标记、药物靶向投 送、药物释放过程跟踪功能为一体的新 型多功能纳米探针，可为靶向载药系统 的基础研究提供参考。 2 实验部分 2.1 仪器与试剂 KDC140HR 高速冷冻离心机（安 徽中科中佳科学仪器有限公司） ；JEOL JEM1200EX 透射电子显微镜（TEM， 日本 Hitachi 公司） ；Leica TCS SP5 II 激光共聚焦显微镜（德国莱卡公司） ； THZ82A 气浴恒温振荡器（金坛市医疗 仪器厂） 。 乙二醇、丙酮、乙醇（烟台三和 化学试剂有限公司） ；AgNO3（上海化 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 学试剂有限公司） ，聚乙烯基吡咯烷酮 （阿拉丁试剂） ，Na2S、NaCl（天津博 迪化工股份有限公司） ，AuClO3（中国