基于不对称流场 - 流分离技术的生物相容性金纳米颗粒载药与释药实时分析策略

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Analytica Chimica Acta 5.7

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  现有纳米药物递送系统分析方法难反映系统复杂性及生理环境。研究人员采用不对称流场 - 流分离(AF4)耦合在线多检测器,探究牛血清白蛋白(BSA)包被金纳米颗粒(AuNPs)负载姜黄素(CUR)体系,获 88.9% 载药效率等结果,为优化递送系统提供工具。

  
在生物医药领域,纳米药物递送系统凭借改善传统药物生物利用度低、特异性差等缺陷的潜力备受关注。然而,现有分析方法多通过量化游离药物来评估载药与释药过程,难以兼顾系统复杂性、释药动态及生理环境模拟。开发能在生理条件下实时追踪载药、稳定性及释药全流程的多参数分析平台,成为破解纳米药物研发瓶颈的关键。

为攻克上述难题,研究人员开展了相关研究。文中提及 “Junjie Wang’s PhD grant was funded by the China Scholarship Council (CSC)”,但未明确标注第一作者单位,仅知其受中国国家留学基金委资助,推测可能涉及国内研究机构参与。该团队以牛血清白蛋白(BSA)包被金纳米颗粒(AuNPs)负载姜黄素(CUR)为模型系统,构建了不对称流场 - 流分离(Asymmetric Flow Field-Flow Fractionation, AF4)耦合在线多检测器(紫外 - 可见二极管阵列检测器 DAD、多角度激光散射检测器 MALS)的分析策略,相关成果发表在《Analytica Chimica Acta》。

研究采用的关键技术包括:

  1. AF4 分离技术:用于纳米颗粒的尺寸筛分与在线分离,为后续多维度检测提供基础。
  2. DAD 与 MALS 联用:通过紫外吸收光谱(监测药物特征峰)和激光散射(分析颗粒粒径及分布),实现载药与释药过程的实时多参数监测。
  3. 离线表征辅助:结合动态光散射(DLS)和紫外 - 可见光谱(UV-Vis)等离线手段,优化载药体系的合成条件。

研究结果


载药效率优化与评价指标


通过优化实验参数(如溶剂配比、载体浓度等),Au-BSA-CUR 体系的最大载药效率达 88.9%。研究发现,纳米载体在 401 nm(金纳米颗粒特征吸收峰)与 530 nm(姜黄素特征吸收峰)的吸光度比值可作为载药评价指标:满载状态下该比值为 0.77±0.01,为快速评估载药程度提供了量化依据。

释药动力学与环境响应性


在 37℃生理温度下,Au-BSA-CUR 表现出快速释药特性,总释药量达 34.8%。释药过程伴随药物的快速降解及向周围介质的高效扩散(约 30%),表明该体系在模拟生理环境中具有良好的释药性能。低温条件(20℃或 30℃)下,分馏图中出现新的姜黄素聚集特征吸收峰,首次通过 AF4 平台揭示了疏水性药物的温度依赖性聚集行为。

系统稳定性与生理兼容性


研究证实,AF4-DAD-MALS 联用策略可耐受生理盐水等生理介质,有效评估纳米颗粒的稳定性。该方法不仅能实时追踪载药与释药动态,还可同步分析颗粒尺寸变化、聚集状态等参数,为解析载药机制(如药物 - 载体相互作用)和释药路径(扩散与降解协同作用)提供了多维数据支持。

研究结论与意义


本研究构建的 AF4 多检测平台实现了纳米药物递送系统载药、稳定性及释药过程的实时原位分析,突破了传统方法的局限性。通过整合在线分离、多参数检测及离线表征,该策略为优化纳米药物设计(如载体材料筛选、药物负载工艺)、揭示释药机制(温度响应性、疏水作用影响)及评估生理兼容性提供了强有力的工具。研究结果表明,AF4-DAD-MALS 技术在纳米药物研发中具有更高的可靠性和洞察力,有望推动该领域向精准化、动态化分析方向发展,为解决疏水性药物递送、载体稳定性调控等关键科学问题开辟新路径。

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