董文飛& Kam W. Leong Adv. Mater.: 仿生的聯硒化物橋接介孔二氧化硅納米顆粒用于雙響應蛋白遞送

小胖紙 5年前 (2018-07-26) 5765瀏覽

【引言】

介孔二氧化硅納米顆粒（MSNs）由于其可調節的孔徑、形態和表面官能化而在藥物遞送中受到相當大的關注，但是純無機骨架的緩慢生物降解性限制了它們的應用，特別是優選基質降解的控釋機制。有機橋接的MSNs可以在分子水平上將功能性有機二氧化硅部分結合到介孔二氧化硅骨架中來解決該缺點。其中蛋白質治療劑是在分子水平上干預的最有效藥物之一, 但它易受蛋白酶降解和變性的影響。為了增強生物降解和改善有機橋聯MSNs的按需蛋白質釋放，通過進一步將其他元素納入用于蛋白質遞送的介孔二氧化硅框架中擴展其環境響應性。

【成果簡介】

近日，中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所的董文飛和美國哥倫比亞大學的Kam W. Leong教授（共同通訊作者）等報道了將含二硒化物橋聯的有機二氧化硅部分包含在二氧化硅骨架中以制備具有氧化和氧化還原雙響應性的可生物降解的中孔二氧化硅納米顆粒（MSNs）。這些二硒化物橋接的MSNs通過靜電相互作用將具有細胞毒性RNase A包封到8-10 nm的內部孔中，并在氧化或氧化還原條件下通過基質降解釋放負載的藥物。用癌細胞衍生的膜片段修飾表面后，MSNs負載的RNase A表現出自源癌細胞的同源靶向性和免疫侵襲性的特征。細胞膜包被的具有雙響應性可降解的MSNs具有良好的體外和體內抗癌性能包括增加血液循環時間和增強在腫瘤處的累積以及低毒性。研究成果以題為“Bioinspired Diselenide-Bridged Mesoporous Silica Nanoparticles for Dual-Responsive Protein Delivery”發布在國際著名期刊Adv. Mater.上。

【圖文導讀】

圖一、二硒化物橋聯MSNs的制備示意圖和雙響應

?圖二、二硒化物橋聯MSNs的理化表征?

（a） BTESePD的1H NMR；

（b） BTESePD的MS；

（c） MSN0 (S-S, 4:1)的TEM圖和3D模型圖；

（d） MSN1 (Se-Se, 4:1) 的TEM圖和3D模型圖；

（e） MSN2 (Se-Se, 3:2) 的TEM圖和3D模型圖。

圖三、二硒橋聯MSNs的雙響應降解和蛋白質釋放?

（a） 不同降解間隔下5×10-3 M GSH或100×10 -6 M H2O2下MSNs的TEM圖；

（b） MSNs @ RNase A在5×10-3 M GSH、100×10 -6 M H2O2或水中48 h的藥物釋放曲線。

圖四、癌細胞膜修飾的MSNs @ RNase A的制備?

（a） MSN0@RNase A@CM的TEM圖；

（b） MSN1@RNase A@CM的TEM圖；

（c） MSN2@RNase A@CM的TEM圖；

（d） MSNs@RNase A的尺寸；

（e） MSNs@RNase A的Zeta電位；

（f） MSNs@RNase A@CM的SDS-PAGE蛋白質分析；

（g） HeLa細胞中DiD標記的癌細胞膜修飾(紅色)和FITC標記的MENs(綠色)的細胞內1 h和6 h。

圖五、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細胞或RAW264.7細胞的相對熒光強度；

（b） 不同濃度的MSNs@RNase A或MSNs@RNase A@CM孵育48 h對HeLa細胞的細胞毒性；

（c） 小鼠中cy5.5標記的MSNs@RNase A@CM的循環時間；

（d） 靜脈注射HeLa腫瘤裸鼠24 h后，cy5.5標記的MSNs@RNase A@CM的生物分布；

（e） MSNs@RNase A@CM處理HeLa腫瘤裸鼠28 d后的腫瘤照片；

（f） MSNs@RNase A@CM處理HeLa腫瘤裸鼠28 d后的腫瘤體積。

【小結】

研究了開發具有大內部孔徑的二硒化物橋聯MSNs，用于基質降解控釋的蛋白質遞送。負載RNase A的MSNs具有氧化/氧化還原雙響應的蛋白釋放。用癌細胞膜的片段進行表面修飾后的MSNs@RNase A@CM顯示出同源靶向性和免疫侵襲性特征，導致體外和體內抗癌效果的改善以及較低的全身毒性。雖然二硫化物和二硒化物的MSNs具有相似的氧化還原響應生物降解性，但是基于二硒化物的MSNs對腫瘤微環境中的ROS也敏感，增加了該遞送系統的多功能性。提出的一種多響應可降解納米載體用于控制遞送生物大分子（蛋白質和核酸治療劑）具有按需釋放和低毒性的可能性。

文獻鏈接：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組小胖紙編譯。

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