石墨烯量子点修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒负载尿石素B的抗乳腺癌疗效与抗氧化机制研究

本研究针对乳腺癌治疗中药物递送效率低和耐药性等问题，开发了石墨烯量子点(GQD)修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)负载尿石素B(Uro-B)的新型纳米系统(GQD@MSN-Uro-B)。通过体外实验证实该纳米颗粒对MCF-7乳腺癌细胞具有显著细胞毒性(IC50=10μg/mL)，能诱导37.4%早期凋亡，并通过上调TNF、caspase-9和p21基因表达促进凋亡。同时展现76%的ABTS自由基清除能力，为靶向乳腺癌治疗提供了兼具高效抗肿瘤和抗氧化功能的新策略。

　　

乳腺癌作为全球女性最高发的恶性肿瘤，传统治疗面临药物溶解度低、靶向性差和耐药性等瓶颈问题。尤其对于占病例70%的雌激素受体阳性(ER+)亚型，亟需开发既能精准杀伤肿瘤又保护正常组织的新型疗法。伊斯兰阿扎德大学内沙布尔分校和马什哈德分校的研究团队创新性地将天然产物尿石素B(Uro-B)与纳米技术结合，构建了石墨烯量子点(GQD)修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)载药系统，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究采用水热法合成GQD，通过溶胶-凝胶法制备MSN，并利用EDC/NHS共价偶联构建GQD@MSN复合载体。通过两种不同加载顺序制备了GQD@MSN-Uro-B和MSN-Uro-B@GQD纳米颗粒，采用动态光散射(DLS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和电子显微镜等技术表征其理化性质。以MCF-7乳腺癌细胞和正常人真皮成纤维细胞(HDF)为模型，通过MTT、Annexin V/PI染色和实时荧光定量PCR等实验评估抗肿瘤效果及机制，并通过ABTS和DPPH自由基清除实验检测抗氧化活性。

NP characterizations

DLS分析显示GQD@MSN-Uro-B的Z均粒径为223.75 nm，zeta电位-22.59 mV，显著优于MSN-Uro-B@GQD(241.02 nm，-14.99 mV)。FTIR证实了GQD与MSN的成功偶联及Uro-B的有效负载，TEM图像显示核壳结构。

Cytotoxicity assay

GQD@MSN-Uro-B对MCF-7细胞展现出选择性杀伤，IC₅₀为10μg/mL，显著低于游离Uro-B(23.98μg/mL)和他莫昔芬(15μg/mL)，而对正常HDF细胞的毒性(IC₅₀=231.2μg/mL)显著降低。

Annexin V-FITC/PI assay

在12μg/mL浓度下，早期凋亡率从对照组的8.33%升至37.4%，晚期凋亡达39%，呈现剂量依赖性。AO/PI染色直观显示随着浓度增加，细胞从绿色荧光(活细胞)向橙红色荧光(凋亡/坏死)转变。

Gene expression assay

实时PCR显示关键凋亡标志物显著上调：TNF从0.92±0.008增至1.14±0.012，caspase-9从0.85±0.008增至3.3±0.012，细胞周期调控因子p21从0.87±0.008增至1.32±0.012。

Antioxidant capacity assay

在2000μg/mL浓度下，ABTS自由基清除率达76%，DPPH清除率为33.93%，证实了纳米系统的抗氧化保护潜力。

该研究创新性地通过GQD修饰优化了MSN载体的药物负载和释放性能，首次证实GQD@MSN-Uro-B能通过双重机制——诱导肿瘤细胞凋亡和清除自由基发挥抗乳腺癌作用。特别值得注意的是，加载顺序显著影响疗效，先修饰GQD再负载药物的GQD@MSN-Uro-B比反向设计的MSN-Uro-B@GQD具有更小的粒径、更高稳定性和更强细胞毒性(IC₅₀相差8倍)，这为纳米药物设计提供了重要参数。研究不仅为乳腺癌靶向治疗提供了新思路，也为天然产物的纳米化递送开辟了路径，其"一石二鸟"的设计策略——既能杀伤肿瘤又能保护正常组织的抗氧化功能，具有显著的临床转化价值。