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为解决传统药物递送系统的不足,研究人员开展了智能混合脂质体用于癌症治疗药物载体化的研究。他们制备出 HBLs,其能在肿瘤环境刺激下释放药物,对癌细胞毒性强且对健康细胞毒性低,有望成为新型药物递送载体。
在癌症治疗的漫长探索中,药物递送系统一直是科研人员关注的焦点。传统的药物递送方式就像 “盲目射箭”,药物在体内四处分散,不仅无法精准抵达癌细胞,还会对健康组织造成损伤,导致严重的副作用。这就好比在战场上,士兵们没有准确的目标,不仅浪费了弹药,还可能误伤自己人。为了改变这种局面,科研人员迫切需要开发一种更智能、更精准的药物递送载体。
在此背景下,来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于构建一种智能混合脂质体系统,将自组装生物聚合物共轭物(人血清白蛋白 - 透明质酸,HAssHSA)与具有靶向和氧化还原响应活性的二油酰磷脂酰乙醇胺(DOPE)相结合。研究发现,所制备的混合脂质体(HBLs)具有适合癌症治疗的物理化学性质,平均粒径为 65nm,表面带负电荷(-27mV),能够高效地将阿霉素(Doxorubicin,DOXO)包裹在脂质体内部核心。负载药物的混合脂质体(DOX@HBLs)可在模拟肿瘤的酸性和氧化还原条件下触发药物释放。生物特性研究表明,该制剂安全性高、选择性好,能够靶向癌细胞(毒性与游离药物相似),同时对健康细胞的存活率影响较小(所有情况下存活率均大于 90%)。此外,与游离药物相比,DOX@HBLs 能够降低细胞运动性,破坏癌症进展所必需的代谢途径,并有效抑制雌激素受体阳性和三阴性乳腺癌细胞中肿瘤球的形成(孵育 20 天后抑制率近 50%)。这一研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上,为癌症治疗提供了新的方向和希望,有望改善癌症患者的治疗效果,减少副作用。
在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:一是通过薄膜蒸发法制备 HBLs,并对其进行形态学分析、尺寸和表面电荷测定;二是运用透析法进行稳定性和药物释放实验;三是使用多种细胞系进行细胞培养,开展 MTT 实验评估细胞活力、代谢通量分析检测细胞代谢、伤口愈合划痕实验评估细胞迁移能力以及三维肿瘤球形成实验模拟肿瘤生长,同时运用统计分析方法对实验数据进行处理。
下面来详细看看研究结果:
- 混合脂质体的制备和表征:研究人员利用改良的薄膜蒸发法,以 HAssHSA 溶液为水合介质制备 HBLs。通过透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)分析发现,HBLs 呈球形,平均流体动力学直径为 65±7nm,多分散指数(PDI)为 0.16,zeta 电位为 - 27mV。这些特性表明 HBLs 具有良好的稳定性,适合肿瘤穿透和积累。通过稳定性测试确定了 HAssHSA/DOPE 的最佳比例为 0.25 w/w(0.0024 mol/mol),在此比例下,HBLs 在 30 天内保持稳定。
- 稳定性实验:通过 DLS 分析不同 pH 和氧化还原条件下 HBLs 的尺寸变化。在模拟生理介质(pH 7.4)中,添加 10mM 谷胱甘肽(GSH)后,HBLs 的尺寸和 PDI 在 24 小时后略有增加,48 和 72 小时后更明显,表明 GSH 可破坏二硫键,使脂质体结构不稳定。在 pH 5.0 时,HAssHSA 的负电荷被中和,导致脂质体结构深度不稳定和聚集现象,平均直径和 PDI 显著增加。在 pH 5.0 且含有 10mM GSH 的醋酸盐缓冲液中,HBLs 的不稳定作用进一步增强,为肿瘤模拟介质中的潜在位点特异性递送创造了良好条件。
- DOXO 负载和释放实验:DOXO 以 25mg/g 脂质 / 共轭物混合物(18% 重量比)的浓度溶解在 HAssHSA 缓冲溶液中,并在水合步骤中负载到 HBLs 中。DOXO 的包封效率高达 95%,负载能力为 17.2%,且负载后 HBLs 的形态和尺寸性质未发生改变。在生理条件下,DOX@HBLs 能够保留大部分有效载荷,24 小时释放率为 18%。在 pH 5.0 时,由于脂质体结构完整性丧失,药物释放显著增加。添加 GSH 后,药物释放更快。通过对释放曲线的建模分析,发现 DOX@HBLs 在生理条件下能够有效保留药物,而在肿瘤微环境模拟条件下,药物释放加速。
- 细胞毒性和迁移实验:通过 MTT 实验评估 HBLs 和 DOX@HBLs 对健康细胞和癌细胞的细胞毒性。结果显示,HBLs 即使在高浓度(10μg/mL-1)下对所有测试细胞均无毒性。DOX@HBLs 对健康细胞(MCF10A 和 h - TERT - BJ1)的毒性明显低于游离 DOXO,而对癌细胞的毒性与游离 DOXO 相近,证实了纳米载体的靶向活性。伤口愈合划痕实验表明,DOX@HBLs 能够剂量依赖性地降低癌细胞(如 MDA - MB - 231 和 MDA - MB - 436)的迁移能力,抑制肿瘤的侵袭性。
- 乳腺癌细胞的代谢分析:利用 Seahorse XF96 分析仪对 ER 阴性(MDA - MB - 231)和 ER 阳性(T - 47D)细胞系进行代谢分析。结果显示,DOX@HBLs 能够显著抑制细胞的氧化磷酸化(OCAR)和细胞外酸化率(ECAR)。与游离 DOXO 相比,DOX@HBLs 对依赖葡萄糖代谢的癌细胞具有更显著的靶向作用,尤其是在 MDA - MB - 231 细胞中,糖酵解和糖酵解储备明显降低。
- 肿瘤球形成实验:在三维细胞培养模型中,用 0.5μM 的 DOXO 或 DOX@HBLs 处理肿瘤球 20 天。结果发现,DOX@HBLs 能够显著降低肿瘤球的体积,在 20 天后与游离 DOXO 处理相比,肿瘤球体积减少超过 50%,证实了 DOX@HBLs 在靶向具有高 CD44 表达的乳腺癌细胞干性和恶性方面的有效性。
研究结论和讨论部分表明,该研究成功制备了一种智能混合脂质体系统,其具有良好的物理化学性质、靶向性和刺激响应性,能够有效递送药物并抑制癌细胞生长。这一研究成果为癌症治疗提供了一种有前景的新型药物递送载体,具有重要的临床应用潜力。然而,为了实现临床转化,还需要进一步研究 DOX@HLBs 在细胞水平的详细作用、药代动力学特征(如静脉注射后的血液动力学)以及体内抗癌疗效。