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为解决纳米材料在药物递送中存在的毒性问题,研究人员开展对 PEGylated β-cyclodextrin-curcumin 功能化苯并咪唑纳米复合物(BMPE-Cur)口服毒性的研究。结果显示其低剂量安全,高剂量有毒性,且药代动力学表现良好。该研究为确定安全治疗剂量提供依据。
在现代医学领域,纳米材料凭借独特的化学和物理特性,为药物递送、疾病诊断与成像等方面带来了新的曙光。它们能够提升药物的生物利用度,以较低剂量实现高效治疗,同时降低高剂量药物带来的副作用。然而,纳米材料就像一把双刃剑,在展现优势的同时,也隐藏着诸多问题。
许多纳米载体,如金属、脂质和部分聚合物,在体内应用时会引发氧化应激导致的 DNA 损伤、细胞炎症、肝毒性和肾毒性等不良反应。即便是具有生物可降解性和生物相容性优势的聚合物纳米材料,长期接触也可能产生潜在的细胞毒性、遗传毒性和免疫毒性。以姜黄素为例,它具有强大的调节氧化炎症轴的能力,在对抗慢性疾病和癌症方面极具潜力,受到众多临床前和临床研究的关注。但姜黄素稳定性差、口服生物利用度低,为达到预期治疗效果往往需要服用高剂量,这又会引发剂量依赖性的促氧化全身毒性。
为了攻克这些难题,科研人员不断探索创新。此次由埃及国家研究中心(National Research Centre)的研究人员开展的研究,聚焦于一种新型的聚乙二醇化 β- 环糊精 - 姜黄素功能化苯并咪唑纳米复合物(BMPE-Cur)。这种纳米复合物不仅克服了纳米载体胃肠道稳定性差的问题,还巧妙地利用姜黄素的剂量依赖性促氧化特性,减少了游离 BMPE 化合物因过度抗氧化能力而引发的脾毒性和骨髓衰竭风险,同时在体外和体内都展现出显著的抗肿瘤和抗转移潜力。
然而,在将其应用于临床之前,全面评估其安全性至关重要。于是,研究人员展开了一系列深入研究,旨在评估 BMPE-Cur 的体内口服毒性,确定合适的治疗剂量,并探究其药代动力学特征、器官生物分布以及与人体血液的相容性。
研究人员采用了多种关键技术方法。在评估口服毒性时,运用动物实验模型,选取 85 只成年雌性瑞士白化小鼠,通过给予不同剂量的 BMPE-Cur 进行急性和慢性毒性实验。利用 LC-MS 技术分析 BMPE-Cur 的药代动力学(PK)和生物分布情况,以此来探究其在体内的动态变化规律。
研究结果如下:
- 急性纳米毒性:在 14 天的观察期内,即使给予小鼠最高剂量(2500mg/kg)的 BMPE-Cur,也未出现死亡或明显的发病情况,小鼠行为和运动活动也未出现异常。但高剂量组(2500、2000 和 1500mg/kg)小鼠体重随时间显著下降,且食物摄入量减少(P < 0.0001),500mg/kg 剂量组和对照组则无此现象。这表明高剂量的 BMPE-Cur 虽不会直接导致小鼠死亡和明显发病,但会影响其体重和食物摄入。
- 慢性纳米毒性:重复给药实验中,5 - 10mg/kg 剂量范围内的 BMPE-Cur 耐受性良好,相关生理、血液和组织病理学参数基本恢复正常;而更高剂量则会引发剂量依赖性的组织病理学、血液学和生物化学改变。这说明低剂量的 BMPE-Cur 在长期给药时对小鼠身体影响较小,高剂量则存在潜在风险。
- 药代动力学和生物分布:PK 分析显示,游离 BMPE 和 BMPE-Cur 达到的最大血浆浓度(Cmax)相似,但 BMPE-Cur 达到 Cmax的时间(Tmax)缩短了 50%,且在体内停留时间更长,清除率更低。这意味着 BMPE-Cur 在体内的吸收和代谢过程具有独特优势,能更有效地发挥药物作用。
- 血相容性:BMPE-Cur 与人体血液具有良好的相容性,在相同浓度范围内,其溶血率比游离 BMPE 低 46.58% - 99.96%。这一结果为其在临床应用中的安全性提供了重要依据。
综合研究结论和讨论部分,BMPE-Cur 纳米复合物在低剂量时展现出良好的安全性,而高剂量可能会导致累积毒性,尤其对代谢活跃、血管丰富的组织和器官影响较大。其延长的半衰期、更长的停留时间以及增强的器官特异性积累特性,凸显了它作为一种更有效的药物递送系统的潜力,有望在提高治疗效果的同时降低毒副作用。这一研究成果发表在《Food and Chemical Toxicology》上,为多靶点抗癌药物的研发和临床应用提供了重要的理论依据和实践指导,推动了纳米医学在癌症治疗领域的进一步发展。