基于树枝状聚合物的光动力疗法制剂体内安全性评估：为肿瘤治疗提供安全新策略

《International Journal of Nanomedicine》：Assessing the in vivo Safety of Dendrimer-Based Formulations Used in Photodynamic Therapy

本文系统评估了三种树枝状聚合物纳米载体（磷树枝状聚合物1cat、PPI G3树枝状聚合物和DG2树枝状聚合物）负载玫瑰红（RB）在健康小鼠模型中的全身安全性。通过为期四周的体重监测、血液生化指标（ALT、AST、尿素、肌酐、LDH等）和尿液分析，证实所有制剂均未引起显著毒性反应，为后续肿瘤模型中的光动力疗法（PDT）应用提供了关键安全依据。

　　

引言

光动力疗法（PDT）作为一种有前景的癌症治疗方法，其疗效常受限于光敏剂如玫瑰红（RB）的递送效率。树枝状聚合物纳米载体能够显著增强PDT的体外疗效，但其体内安全性尚未得到充分评估。本研究旨在健康小鼠模型中系统评估三种不同的树枝状聚合物基RB递送系统的全身安全性。

材料与方法

化学品：研究使用了PBS、玫瑰红（RB）、聚丙烯亚胺树枝状聚合物G3（PPI G3）、磷树枝状聚合物1cat以及DG2两亲性三嗪-碳硅烷树枝状聚合物。所有树枝状聚合物-RB制剂均按照已发表的方法制备和表征。

复合物表征：RB-1cat复合物的化学计量比为5:1（RB:1cat），PPI G3与RB的复合物化学计量比为10:1，而DG2树枝状聚合物对RB的负载能力约为22.5%。这些比例均基于前期体外研究确定的最佳抗肿瘤效果浓度。

动物与饲养：研究使用96只雌性BALB/c小鼠，随机分为八组，分别接受PBS（对照组）、游离RB、三种载体（1cat、DG2、PPI G3）或其相应的RB复合物的每周腹腔注射。

治疗方案：各组注射的浓度基于前期体外研究确定的最佳摩尔比和光动力疗效。RB的最终剂量为0.07 mg/kg，处于已报道的体内研究剂量范围的较低水平。实验周期为四周，每周处死部分动物收集血液和组织样本进行分析。

体重、血液、尿液测试和苏木精-伊红（H&E）染色：每周监测小鼠体重，并收集血液和尿液样本进行全面的生化和显微镜分析，评估肝、肾和肌肉功能的相关标志物。同时，收集肝脏组织进行H&E染色以评估组织形态。

数据分杳：使用StatSoft Statistica软件进行统计分析，采用非参数Kruskal-Wallis或Friedman检验评估组间差异，显著性水平设定为p ≤ 0.05。

结果

体重变化：在整个实验期间，所有处理组的小鼠体重均未出现显著变化。虽然RB处理组的体重和增重最低，但组间差异无统计学意义。

血液生化参数：对血液生化参数（包括ALT、AST、尿素、肌酐、LDH等）的分析显示，在四周的研究期内，任何处理组与PBS对照组之间均无统计学显著差异。在第一周，RB-PPI G3组与RB组之间的尿素水平存在显著差异（p = 0.028），但在后续周次中未观察到显著差异。在PPI G3组中，实验前两周的肌酐水平出现统计学显著升高（p = 0.047），但随后恢复正常。DG2-RB组在第三周尿素浓度下降，第四周升高，组内比较有统计学意义（p = 0.03），但这些波动均在正常生理范围内，且与对照组相比无显著差异。

尿液分析：尿液的颜色、透明度、pH、比重、蛋白质、葡萄糖等参数在所有组别中均未显示显著差异。

组织学分析：肝脏组织的H&E染色显示，对照组和处理组（包括游离RB、1cat、PPI G3、DG2及其复合物）的组织结构正常，未见炎症、坏死或细胞损伤的证据。

讨论

PDT的疗效受到肿瘤微环境缺氧、光敏剂溶解度低等因素的限制。使用纳米载体如树枝状聚合物可以改善光敏剂的递送。本研究首次系统评估了三种树枝状聚合物-RB递送系统在健康小鼠体内的安全性。尽管在体外研究中，阳离子树枝状聚合物已知具有一定细胞毒性，但在本研究所用的剂量下，未观察到显著的全身毒性。某些参数（如尿素、肌酐）的短暂波动被认为是生物变异或应激反应所致，而非载体诱导的毒性，特别是因为这些变化未伴随其他肾功能或肝功能指标的异常，且与对照组相比无显著差异。研究的优势在于其系统性和纵向设计，但局限性在于仅在健康小鼠中使用了一种剂量和腹腔注射途径。未来需要在荷瘤模型中进行进一步的有效性研究。

结论

本研究证实，在测试浓度下，磷树枝状聚合物1cat、PPI G3树枝状聚合物和三嗪-碳硅烷树枝状聚合物DG2作为玫瑰红光敏剂的载体，在BALB/c小鼠体内具有良好的耐受性，未诱导系统性毒性。这些发现为这些有前景的纳米载体基PDT制剂推进到荷瘤动物模型的临床前疗效研究提供了关键的安全基础。