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基于树状大分子-透明质酸功能化PLGA纳米粒的替莫唑胺靶向递送系统:突破胶质母细胞瘤血脑屏障的新型纳米治疗策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月20日 来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology 4.5
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针对胶质母细胞瘤(GBM)治疗中血脑屏障(BBB)穿透难和肿瘤异质性导致的替莫唑胺(TMZ)疗效受限问题,研究人员开发了PAMAM树状大分子(PD)和透明质酸(HA)共修饰的PLGA纳米粒(PNP-TMZ@HA-PD)。该纳米系统具有pH敏感释药特性(95.5%@pH5.5)、高载药量(91.66%)及CD44受体靶向能力,体外实验显示其IC50降至4.98μg/mL,显著增强细胞摄取和凋亡诱导,为GBM靶向治疗提供创新解决方案。
胶质母细胞瘤(GBM)作为最具侵袭性的脑肿瘤类型,其治疗面临两大"天堑":血脑屏障(BBB)形成的天然药效屏障和肿瘤固有的高度异质性。尽管手术切除联合替莫唑胺(TMZ)化疗是当前标准方案,但TMZ的BBB透过率不足5%,且肿瘤微环境的酸性特征进一步削弱药物活性。如何让药物"翻越"BBB并精准识别肿瘤细胞,成为攻克GBM的关键科学难题。
印度医学研究委员会(ICMR)资助的研究团队创新性地将纳米技术与分子靶向策略相结合,设计出具有"三重智能"特性的纳米递送系统:以生物可降解材料聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为药物载体,维生素E作为稳定剂,通过优化纳米沉淀法制备粒径约100 nm的TMZ负载纳米粒(PNP-TMZ),再通过碳二亚胺化学偶联技术先后修饰第4代聚酰胺-胺树状大分子(PAMAM dendrimer, PD)和透明质酸(HA),最终获得PNP-TMZ@HA-PD复合纳米系统。该研究发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》,为GBM治疗提供了突破性解决方案。
研究团队采用四大关键技术:1) 通过溶剂置换法优化PLGA纳米粒制备参数;2) 采用EDC/NHS化学实现PD和HA的逐层偶联;3) 利用差示扫描量热法证实TMZ的无定形化;4) 基于U-87 MG细胞模型评估CD44受体介导的靶向效率。实验设计系统考察了有机相组成、稳定剂浓度等12项工艺参数对纳米粒特性的影响。
【材料与方法】部分显示,研究人员通过响应面法优化获得最佳配方:PLGA浓度10 mg/mL,维生素E含量0.5%,水相/有机相体积比5:1。动态光散射测定显示纳米粒具有理想的单分散性(PDI<0.15),zeta电位-20 mV确保体系稳定性。HA修饰使纳米粒表面CD44结合位点增加3倍。
【结果】部分揭示:1) 载药特性:优化后的纳米粒载药率达91.66%,TMZ以无定形状态分散于PLGA基质中;2) 释药行为:在pH5.5的肿瘤微环境中,72小时累积释药量达95.5%,显著高于生理pH条件下的65%;3) 靶向效率:流式细胞术显示HA修饰使U-87 MG细胞摄取量提升4.8倍;4) 药效学:MTT法证实纳米制剂IC50(4.98 μg/mL)较游离TMZ降低58%,ROS生成和凋亡率分别提高3.2倍和2.7倍。
【结论】部分强调:该研究首次实现TMZ纳米制剂的"三位一体"功能化——PD增强BBB穿透、HA介导CD44靶向、PLGA保证缓释效果。体外实验证实该体系能突破传统化疗药物的递送瓶颈,其pH响应特性完美契合GBM微环境特征。通讯作者Srinivas Mutalik指出,这种模块化设计策略可扩展应用于其他中枢神经系统疾病治疗,目前已申请三项印度政府资助进行临床前评估。
这项研究的创新价值体现在三方面:1) 工艺创新:维生素E稳定化技术解决PLGA纳米粒聚集难题;2) 设计创新:PD-HA协同作用实现"穿透-识别"双功能;3) 理论创新:首次阐明TMZ纳米制剂在GBM细胞中的ROS-凋亡级联效应。正如审稿专家评价,该工作"为脑肿瘤靶向治疗提供了可工业化的技术模板",其转化潜力值得期待。
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