《Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine》：Tailored iron oxide nanoparticles for biomedical applications: Hydroxyethyl starch coating enhances endothelial biocompatibility
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本研究合成羟乙基淀粉包覆铁氧化物纳米颗粒（IONPs@HES），评估其在基础及炎症条件下对人类微血管内皮细胞（HMEC-1）的生物相容性。结果表明纳米颗粒未显著影响细胞活力、增殖及炎症标志物ICAM-1表达，自噬活动保持稳定，铁死亡标志物仅轻微改变，且与抗炎药物无协同毒性。离子铁纳米颗粒的血管靶向应用潜力得到初步验证。
莉迪亚-内费利·特拉普萨尼奥蒂（Lydia-Nefeli Thrapsanioti）| 安德烈·N·库斯科夫（Andrey N. Kuskov）| 艾卡特琳妮·贝尔迪亚基（Aikaterini Berdiaki）| 安娜·L·卢斯（Anna L. Luss）| 伊丽莎白·R·弗拉斯基娜（Elizaveta R. Vlaskina）| 安娜·V·伊万诺娃（Anna V. Ivanova）| 马克西姆·A·阿巴库莫夫（Maxim A. Abakumov）| 玛丽亚·马尔马拉（Maria Marmara）| 卡利奥佩·普莱克索萨基（Kalliope Plexousaki）| 阿里斯蒂德斯·察察基斯（Aristides Tsatsakis）| 德拉加娜·尼基托维奇（Dragana Nikitovic）
克里特大学医学院组织学-胚胎学系，伊拉克利翁，71003，希腊
摘要
氧化铁纳米颗粒（IONPs）在药物输送和成像方面具有潜力，但其血管安全性需要彻底评估。羟乙基淀粉（HES）是一种临床常用的生物相容性多糖，可作为纳米颗粒的涂层以提高血管安全性。我们合成了新型的羟乙基淀粉涂层氧化铁纳米颗粒（IONPs@HES），并在基础条件和炎症条件下对其性质及其对人类微血管内皮细胞（HMEC-1）的影响进行了评估。IONPs@HES具有磁铁矿核心、接近中性的电荷以及较低的磁饱和度，这些特性支持其生物相容性。在20–500 μg/mL的浓度范围内，这些纳米颗粒能够被内皮细胞有效摄取，且不影响细胞活力或增殖，同时也不会增加LPS诱导的ICAM-1表达。通过LC3免疫荧光和Cyto-ID流式细胞术检测发现，自噬活性保持不变，表明自噬稳态未受影响。此外，磷酸化caveolin-1（p-CAV1）的水平略有升高，但在LPS刺激下没有进一步增强。与吲哚美辛联合使用也未显示出额外的毒性。这些发现表明IONPs@HES是一种适合用于血管靶向癌症治疗的生物相容性纳米平台，值得进一步进行体内验证。
背景
纳米技术是一个快速发展的领域，为解决复杂的生物医学挑战提供了强大的工具，尤其是在药物输送、成像和癌症治疗方面。在各种纳米材料中，氧化铁纳米颗粒（IONPs）因其超顺磁性、化学稳定性和已建立的生物相容性而备受关注。IONPs的尺寸通常在1到100纳米之间，具有较高的表面积与体积比以及可调节的表面化学性质。
材料与试剂
所有使用的化学品均为分析级或更高级别。三氯化铁六水合物（FeCl?·6H?O）、硫酸亚铁七水合物（FeSO?·7H?O）、氢氧化铵（NH?OH，25%）和羟乙基淀粉（HES，平均分子量约130 kDa）均购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。氯喹二磷酸盐、吲哚美辛、脂多糖（来自大肠杆菌O111:B4的LPS）及其他培养级试剂也来自Sigma。用于纳米颗粒制备和清洗的所有溶剂均符合实验要求。
IONPs@HES的物理化学表征
常用的合成IONPs的方法是将在碱性水溶液中按2:1的比例混合Fe3?和Fe2?盐，从而生成直径约为2–20纳米的磁铁矿（FeO?）纳米颗粒。这种方法能够高效地生产出尺寸可控的颗粒。为了提高生物相容性和降低毒性，人们常常使用肝素、右旋糖酐和β-环糊精等聚合物对IONPs进行稳定处理。羟乙基淀粉（HES）因其较低的毒性而特别受到青睐。
讨论
本研究探讨了羟乙基淀粉涂层氧化铁纳米颗粒（IONPs@HES）与人类微血管内皮细胞（HMEC-1）的生物相互作用，重点关注其对细胞增殖、炎症激活、自噬和铁死亡（ferroptosis）的影响。研究结果有助于进一步了解表面修饰纳米颗粒与血管细胞的相互作用及其在纳米医学应用中的适用性。全面的物理化学表征证实了IONPs@HES的优异生物相容性。
结论
研究表明，羟乙基淀粉涂层氧化铁纳米颗粒（IONPs@HES）与人类内皮细胞具有极好的生物相容性，适合作为癌症治疗的纳米载体。即使在高LPS压力下，这些纳米颗粒也能被内皮细胞有效摄取，且不会引起细胞毒性或炎症反应。自噬过程未受影响，铁死亡相关标志物仅表现出轻微变化。此外，IONPs@HES与抗炎成分的兼容性也得到了验证。
作者贡献声明
- 莉迪亚-内费利·特拉普萨尼奥蒂（Lydia-Nefeli Thrapsanioti）：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、数据可视化、实验设计。
- 安德烈·N·库斯科夫（Andrey N. Kuskov）：撰写、审稿与编辑、资源获取、概念构思。
- 艾卡特琳妮·贝尔迪亚基（Aikaterini Berdiaki）：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、实验设计。
- 安娜·L·卢斯（Anna L. Luss）：数据可视化、实验设计。
- 伊丽莎白·R·弗拉斯基娜（Elizaveta R. Vlaskina）：实验设计。
- 安娜·V·伊万诺娃（Anna V. Ivanova）：实验设计。
- 马克西姆·A·阿巴库莫夫（Maxim A. Abakumov）：实验设计。
- 玛丽亚·马尔马拉（Maria Marmara）：实验设计。
- 卡利奥佩·普莱克索萨基（Kalliope Plexousaki）：……
资助
A.N.K. 获得了俄罗斯科学基金会（Russian Science Foundation）的资助，项目编号为23-15-00468（访问日期：2023年5月15日）。D.N. 获得了克里特大学（University of Crete）研究委员会的资助。A.T. 获得了“Horizon Europe”框架计划项目的资助，项目名称为“欧洲化学品风险评估合作项目（PARC），资助编号为KA 11131。
利益冲突声明
作者声明不存在任何利益冲突。
