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介孔二氧化硅納米顆粒
產品名稱:

介孔二氧化硅納米顆粒

上市日期: 2020-08-03
產品概述



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單分散介孔二氧化硅納米顆粒


介孔二氧化硅納米顆粒

介孔二氧化硅納米顆粒的表征:TEM照片、水動力尺寸與Zeta電位測量


南京東納生物科技有限公司自主研發的50nm的單分散介孔二氧化硅納米顆粒,尺寸均一性好,水動力測試平均尺寸為63±1nm,Zeta電位為-37.2±0.3mV,如圖7所示。產品在溶液中具有良好的單分散性和穩定性,具有高度有序的介孔結構,良好的化學和熱穩定性,以及表面富含大量易于修飾的羥基官能團等特性,被廣泛應用于藥物載體、生物催化、生物成像與傳感器、疾病診斷、以及智能藥物釋放等生物醫學領域。目前東納生物已經實現2g級生產,并且建立了介孔氧化硅納米診療應用技術平臺,歡迎廣大科研工作者與企業共同開展合作研究與應用推廣。



介孔二氧化硅納米顆粒(Mesoporous silicananoparticles, MSNs)如圖1所示,具有高度有序的介孔結構較大的比表面積和孔體積,良好的生物相容性和可降解 性,以及表面富含大量易于修飾的羥基官能團等特性,被廣泛應用于藥物載體、生物催化、生物成像與傳感器、疾病診斷、以及智能藥物釋放等生物醫學領域[1]


介孔二氧化硅納米顆粒


圖1 MSNs的主要特征


在過去的這些年里,介孔二氧化硅材料被廣泛應用于生物領域中,現今介孔二氧化硅材料已被FDA 批準進入一期臨床試驗,這意味著 MSNs 的研發與臨床應用將會得到飛躍的發展[2]。如今,許多研究工作正致力于開發能夠攜帶和保護并釋放治療分子的新型智能納米系統,即刺激反應型藥物輸送系統(DDS)[3]。其中,介孔二氧化硅藥物傳輸系統(MSNP)提供了許多可能性,因其多孔腔結構可用于承載各種生物活性物質,并通過適當的介孔封蓋可以阻止其分子過早釋放[4]

引入環境敏感性材料改性使其具有特定的刺激響應性是當前研究的熱點。環境敏感性材料的特點就是在某些特定的外界刺激條件下,如低pH、較高的還原性等以及對外加的刺激條件如磁場、光照條件刺激下,再被腫瘤細胞攝取后可以發生相應反應,使得納米載體降解或解離,釋放出包載的藥物,進行治療[5]?



01?腫瘤微環境pH敏感控釋納米藥物載體
Croissant[6]等人將pH敏感性分子結構中富含羧基的牛血清蛋白(BSA)包被的載藥納米顆粒通過靜電作用包裹在表面帶正電的介孔二氧化硅上,如圖2所示,在低pH時,BSA中羧基解離度降低,氨基質子化增加,與介孔硅表面的靜電吸附作用降低,脫離介孔硅表面,釋放出介孔中的藥物殺死腫瘤細胞。



介孔二氧化硅納米顆粒

圖2 pH響應型介孔二氧化硅納米藥物傳遞系統


02?腫瘤微環境還原敏感控釋納米藥物載體

Xiao[7]等人設計了一種基于GSH響應的介孔硅藥物釋放體系,如圖3所示,其設計原理如下,首先將介孔二氧化硅納米球進行氨基化處理后修飾上巰基,將巰基改性的阿霉素(DOX)與介孔二氧化硅表面的巰基結合形成二硫鍵,當納米藥物載體被腫瘤細胞攝取后,腫瘤細胞中高濃度的GSH還原二硫鍵,二硫鍵斷裂,DOX脫離MSNs表面,該設計實現了DOX的可控性釋放及對腫瘤細胞的特異性靶向。

介孔二氧化硅納米顆粒

圖3 氧化還原響應型介孔二氧化硅納米藥物傳遞系統

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03?溫度敏感控釋納米藥物載體
[8]等人利用溫敏性材料聚異丙基丙烯酰胺(p(NIPAM))制備了溫度響應型介孔二氧化硅載體,如圖4所示,在孔隙中修飾上p(NIPAM),并載入抗癌藥物,正常組織溫度p(NIPAM)膠束呈舒展態,將藥物封堵在介孔中,在腫瘤組織的較高溫度刺激下p(NIPAM)材料形成的膠束由親水變為疏水,并發生收縮,使得介孔中藥物釋放出來。這種基于溫度響應型的載藥體系,無需外源刺激,免去復雜的外部修飾,可以精準控制藥物的釋放。

介孔二氧化硅納米顆粒

圖4 溫度響應型介孔二氧化硅納米藥物傳遞系統



04?光控釋納米藥物載體

Dai[9]等人設計了一個808nm的近紅外光響應雙藥系統癌癥治療系統。將介孔二氧化硅包覆的由鑭系元素組成的可將長波長光轉化為短波長光的上轉換材料(UCNPs)的表面,并將抗腫瘤藥物DOX 裝載在介孔中如圖5所示。將腫瘤治療用鉑(IV)前藥鏈接在功能化的介孔二氧化硅表面,并連接上金剛烷,金剛烷可以與β-環糊精進行絡合,阻斷介孔中DOX的漏出。當被808nm的NIR光激發時,UCNPs轉換的UV光被用于激活鉑(IV)前藥以轉化成更高毒性的鉑(II)配合物并斷裂與金剛烷/β-環糊精的鏈接,釋放出介孔二氧化硅中的DOX分子。DOX和鉑(II)配合物協同作用殺死癌細胞。


介孔二氧化硅納米顆粒

圖5 近紅外光響應型介孔二氧化硅納米藥物傳遞系統



05?磁靶向聯合還原控釋納米診療系統

Chen[10]等人利用超順磁性的Fe3O4為核心和介孔二氧化硅殼作為磁共振造影劑和抗癌藥物容器,如圖6所示。抗癌藥物DOX裝載在介孔二氧化硅的介孔中。將腫瘤治療用鉑(IV)前藥鏈接在功能化的介孔二氧化硅表面,并連接上β-環糊精,其與金剛烷-PEG-GRGDS(可以靶向腫瘤表面的多肽)進行絡合,阻斷介孔中DOX的漏出。當靶向腫瘤表面受體時,納米粒子被腫瘤細胞內吞,利用腫瘤中還原性物質激活鉑(IV)前藥以獲轉化成更高毒性的鉑(II)配合物并斷裂與β-環糊精的鏈接,釋放出介孔二氧化硅中的DOX分子。DOX和鉑(II)配合物協同作用殺死癌細胞。并在磁場的作用下快速富集到腫瘤區提高療效,還可以作為磁共振造影劑進行腫瘤成像。

介孔二氧化硅納米顆粒

圖6 磁場響應型介孔二氧化硅納米藥物傳遞系統


參考文獻


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[6] CroissantJ G, Zhang D, Alsaiari S, et al. Protein-gold clusters-capped mesoporous silicananoparticles for high drug loading, autonomous gemcitabine/doxorubicinco-delivery, and in-vivo tumor imaging[J]. Journal of Controlled Release, 2016,229: 183-191.

[7] XiaoD, Hu J J, Zhu J Y, et al. A redox-responsive mesoporous silica nanoparticlewith a therapeutic peptide shell for tumor targeting synergistic therapy[J].Nanoscale, 2016, 8(37): 16702-16709.

[8] 劉聰穎,胡建華, 楊東,等. 多重響應性介孔二氧化硅納米微球的制備及載藥研究[J].化學學報, 2009, 67(8): 843-849.

[9] DaiY, Bi H, Deng X, et al. 808 nm near-infrared light controlled dual-drug releaseand cancer therapy in vivo by upconversion mesoporous silica nanostructures[J].J. Mater. Chem. B, 2017, 5(11): 2086-2095.

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