这篇文档属于类型a,即单篇原创研究的报告。以下是对该研究的详细介绍:
作者及研究机构
该研究由Liang Ge、Xinru You、Keqing Huang、Yang Kang、Yuejian Chen、Ying Zhu、Yuan Ren、Yuan Zhang、Jun Wu和Hai Qian共同完成。主要研究机构包括中国药科大学、中山大学、中国科学院成都生物研究所、南京艾法玛科技有限公司和第三军医大学新桥医院。研究发表在期刊《Biomaterials Science》上,于2018年出版。
学术背景
该研究属于生物材料科学领域,专注于癌症靶向治疗中的纳米药物递送系统。癌症是全球主要死亡原因之一,化疗作为主要治疗手段,存在全身毒性和多药耐药性等副作用。纳米药物递送系统(如脂质体、聚合物纳米颗粒和胶束)是癌症治疗的热点,但其应用仍受限于系统毒性和低递送效率。为了提高药物载体的选择性,研究人员常使用活性靶标(如叶酸和RGD肽)对纳米颗粒进行修饰。本研究旨在通过固相肽合成(SPPS)筛选新型RGD肽,并将其用于构建基于6-O-羧甲基壳聚糖的纳米载体,以实现靶向癌症治疗。
研究流程
1. RGD肽的设计与筛选
研究首先通过分子操作环境(MOE)软件筛选出与整合素αvβ3具有高亲和力的RGD肽。整合素αvβ3在肿瘤细胞表面和新血管系统中高表达,能够诱导肿瘤新血管的凋亡和死亡。研究人员设计了五种RGD肽(CRGDYC、CRGDHC、CRGDFC、CRGDPC和CRGDWC),并通过MOE进行分子对接分析,筛选出结合能最低的CRGDYC和CRGDHC作为目标肽。
RGD肽的合成与纯化
采用固相肽合成(SPPS)方法合成CRGDYC和CRGDHC肽。合成过程中,使用Fmoc-Rink酰胺-MBHA树脂作为载体,通过微波辅助反应逐步连接氨基酸。合成完成后,肽链从树脂上切割下来,并通过反相高效液相色谱(HPLC)进行纯化,最终获得纯度高于95%的目标肽。
6-O-羧甲基壳聚糖的修饰
将筛选出的CRGDYC肽与6-O-羧甲基壳聚糖进行修饰。优化了修饰条件,包括EDC·HCl的用量、预搅拌时间、搅拌温度和搅拌时间。最终确定的最佳条件为:3 mg EDC·HCl、5分钟预搅拌、30°C搅拌温度和6小时搅拌时间。修饰后的产物通过红外光谱(IR)和核磁共振(NMR)进行表征。
纳米颗粒的制备与优化
采用离子凝胶法制备载有盐酸阿霉素(DOX)的CRGDYC-6-O-羧甲基壳聚糖纳米颗粒。优化了制备条件,包括CaCl2与6-O-羧甲基壳聚糖的比例、CaCl2溶液浓度和DOX用量。最终确定的最佳条件为:CaCl2与6-O-羧甲基壳聚糖的比例为4:3、CaCl2溶液浓度为2 mg/mL、DOX用量为20 µg/mL。制备的纳米颗粒平均粒径为193.4 nm,药物包封效率高达69.5%。
体外实验
通过MTT实验评估纳米颗粒的细胞毒性,结果显示CRGDYC修饰的纳米颗粒对MCF-7乳腺癌细胞的抑制作用显著高于未修饰的纳米颗粒。细胞摄取实验表明,CRGDYC修饰的纳米颗粒能够显著提高DOX在肿瘤细胞中的摄取量。
体内成像
在荷瘤小鼠中进行体内成像实验,结果显示CRGDYC修饰的纳米颗粒在肿瘤部位的分布显著高于未修饰的纳米颗粒,表明其具有显著的肿瘤靶向性。
主要结果
1. RGD肽筛选与合成
MOE分子对接分析显示,CRGDYC和CRGDHC的结合能最低,分别为-12.6320和-12.1068。通过SPPS方法成功合成了这两种肽,纯度均高于95%。
纳米颗粒制备与优化
优化后的纳米颗粒平均粒径为193.4 nm,药物包封效率为69.5%,药物载药量为0.395%。
体外实验
MTT实验显示,CRGDYC修饰的纳米颗粒对MCF-7细胞的抑制率显著高于未修饰的纳米颗粒。细胞摄取实验表明,CRGDYC修饰的纳米颗粒能够显著提高DOX在肿瘤细胞中的摄取量。
体内成像
体内成像实验显示,CRGDYC修饰的纳米颗粒在肿瘤部位的荧光强度显著高于未修饰的纳米颗粒,表明其具有显著的肿瘤靶向性。
结论
研究表明,CRGDYC-6-O-羧甲基壳聚糖纳米颗粒是一种具有潜力的癌症靶向载体,能够显著提高药物在肿瘤细胞中的摄取和细胞毒性。该研究为癌症靶向治疗提供了一种新的纳米药物递送系统,具有重要的科学和应用价值。
研究亮点
1. 新型RGD肽的筛选与合成
通过MOE软件筛选出与整合素αvβ3具有高亲和力的RGD肽,并通过SPPS方法成功合成。
纳米颗粒的优化制备
通过优化制备条件,获得了粒径小、药物包封效率高的纳米颗粒。
显著的肿瘤靶向性
体外和体内实验均表明,CRGDYC修饰的纳米颗粒具有显著的肿瘤靶向性,能够显著提高药物在肿瘤细胞中的摄取和细胞毒性。
其他有价值的内容
该研究还详细探讨了纳米颗粒的体外释放行为,结果显示CRGDYC修饰的纳米颗粒在pH 6.8和pH 7.4的释放介质中均表现出相似的释放行为,表明修饰不影响药物的释放。此外,研究还通过红外光谱和核磁共振对修饰产物进行了表征,进一步验证了修饰的成功。