叶酸功能化介孔二氧化硅纳米颗粒负载木犀草素在靶向癌症治疗中的潜力：体外模型研究

《Hormones & Cancer》：The potential of luteolin-conjugated mesoporous silica nanoparticles functionalized with folic acid in targeted cancer therapy in an in vitro model

本研究针对天然抗癌化合物木犀草素(Lu)生物利用度低的问题，开发了一种叶酸(FA)功能化的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)靶向递送系统(Lu-MSN-FA NPs)。研究人员通过CTAB模板法合成MSN，表面修饰APTS后与FA偶联，成功负载木犀草素(封装效率83.10%)。体外实验表明该纳米系统能通过调控caspase 9、p21和SOD等关键基因表达，诱导肿瘤细胞凋亡，并对A2780卵巢癌细胞表现出最强杀伤力(IC50=5.7μg/mL)，为精准肿瘤治疗提供了新策略。

　　

癌症治疗领域长期面临传统化疗药物特异性差、系统毒性大等挑战。天然产物木犀草素虽具有显著抗癌活性，但其水溶性差、代谢快等特性严重限制了临床应用。如何突破生物利用度瓶颈，实现药物精准递送，成为提高癌症治疗效果的关键科学问题。

为攻克这一难题，Hosseini等人创新性地构建了叶酸功能化介孔二氧化硅纳米颗粒负载木犀草素的新型给药系统(Lu-MSN-FA NPs)。该研究通过精巧的纳米技术设计，将天然药物的抗癌优势与纳米载体的靶向特性相结合，为精准肿瘤治疗提供了新思路。

研究人员采用的核心技术方法包括：通过CTAB模板法制备单分散介孔二氧化硅纳米颗粒；利用APTS进行表面氨基化修饰，并通过EDC/NHS活化实现叶酸靶向分子偶联；采用动态光散射(DLS)和场发射扫描电镜(FESEM)表征纳米颗粒的理化性质；使用MTT法评估纳米制剂对AGS、HT-29、A2780、A2058等癌细胞系及正常人真皮成纤维细胞(HDF)的细胞毒性；通过Annexin V-FITC/PI双染色和DAPI核染色检测细胞凋亡；采用实时荧光定量PCR(real-time PCR)分析凋亡相关基因表达；通过ABTS和DPPH自由基清除实验评估抗氧化活性。

3.1 Release profile of Lu-MSN-FA NPs

释放动力学研究表明，木犀草素从纳米颗粒中呈现双相释放模式：前4小时快速释放约20-30%药物，随后72小时内持续释放，累计释放率达70%。这种快速起效结合长效释放的特性，有利于维持肿瘤部位的有效药物浓度。

3.2 DLS assay

动态光散射分析显示纳米颗粒Z-平均粒径为181.40nm，多分散指数(PDI)为0.30，Zeta电位-21.58±2.29mV。这些参数表明纳米颗粒具有适宜的细胞摄取尺寸和良好的胶体稳定性。

3.3 FESEM

场发射扫描电镜图像直观展示了纳米颗粒的均匀球形结构和单分散特性，无明显团聚现象，为药物高效负载提供了理想载体。

3.4 FTIR spectroscopy

傅里叶变换红外光谱证实了MSN骨架的Si-O-Si特征峰(1094.41cm^-1)，以及FA特征官能团的成功偶联，证明纳米载体构建成功。

3.5 Encapsulation efficacy

光谱分析法测得木犀草素封装效率达83.10%，证明MSN-FA载体具有优异的药物负载能力。

3.6 Cytotoxicity assay

MTT实验结果显示，Lu-MSN-FA NPs对四种癌细胞均产生浓度依赖性杀伤作用，其中对A2780卵巢癌细胞最敏感(IC₅₀=5.7±0.4μg/mL)，而对正常HDF细胞毒性较低(IC₅₀=363μg/mL)，表现出良好选择性。

3.7 Annexin V-FITC/PI assay

流式细胞术检测发现，随着纳米颗粒浓度增加(2-8μg/mL)，A2780细胞早期和晚期凋亡率显著上升，最高分别达22.2%和41.6%，证实其高效促凋亡能力。

3.8 DAPI staining

DAPI染色观察到核浓缩和碎片化等典型凋亡形态学变化，且呈浓度依赖性，进一步验证纳米制剂诱导程序性细胞死亡的能力。

3.9 Gene expression assay

基因表达分析显示，纳米处理显著上调caspase 9(2.67±0.3倍)和p21表达，同时降低超氧化物歧化酶(SOD)活性，表明其通过激活凋亡通路和氧化应激双重机制发挥抗癌作用。

3.10 Antioxidant capacity assay

抗氧化实验表明纳米制剂具有浓度依赖性自由基清除能力，ABTS和DPPH实验分别在125μg/mL和1000μg/mL达到完全抑制，提示其兼具氧化应激调控功能。

该研究成功构建了兼具靶向性和控释功能的木犀草素纳米递送系统。与传统剂型相比，Lu-MSN-FA NPs通过叶酸受体介导的内吞作用增强肿瘤细胞特异性摄取，利用MSN的高比表面积实现药物高效负载和保护，并通过调控caspase通路和氧化应激机制协同诱导癌细胞死亡。特别值得注意的是，该体系对高表达叶酸受体的A2780卵巢癌细胞展现卓越靶向杀伤效果，为受体阳性肿瘤的精准治疗提供了新思路。

从转化医学视角，该纳米平台不仅解决了木犀草素临床应用瓶颈，其模块化设计思路还可拓展至其他疏性药物递送领域。研究揭示的基因调控机制为理解天然药物抗癌作用提供了新见解，而明确的剂量效应关系为后续药代动力学研究奠定基础。尽管研究存在缺乏体内实验等局限，但其展现的靶向性和安全性优势，预示着其在个性化纳米医学领域的应用潜力。