巨噬细胞膜仿生纳米给药系统的制备及性能

陈晋, 丁尧, 肖新荣

【作者机构】 南华大学化学化工学院
【分 类 号】 Q811.7
【基    金】 国家自然科学基金项目(2020JJ6051)
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巨噬细胞膜仿生纳米给药系统的制备及性能

陈 晋,丁 尧,肖新荣*

(南华大学 化学化工学院,湖南 衡阳 421001)

摘要:首先,将β-环糊精(β-CD)修饰在具有乙二胺核的聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状聚合物5.0 代(PAMAM G5.0)表面,构筑了CD-G5 载药腔;然后,将疏水性抗炎药姜黄素(CUR)作为模型药物负载于CD-G5 内,得到了负载CUR 的纳米粒子(CURNPs);最后,在CURNPs 外包裹具有免疫逃逸反应和药物缓释作用的巨噬细胞膜(MM),制备了仿生纳米给药系统(MM@CURNPs)。采用FTIR、1HNMR 对CD-G5 进行了表征;通过TEM 和纳米粒度分布仪对MM@CURNPs 的微观形貌和粒径分布进行了测定,基于药物释放实验和体外细胞毒性、巨噬细胞摄取实验,进行了MM@CURNPs 的缓释性能和体外活性评价。结果表明,CURNPs 经MM 包覆后,MM@CURNPs 平均粒径(162.2 nm)增大13.9 nm;MM@CURNPs 放置1 d 时平均粒径为162.2 nm,10 d 时平均粒径为238.6 nm;CURNPs 载药率为9.60%,MM@CURNPs 体外释药速率较CURNPs 慢,72 h 累积释放量达到约50%;MM@CURNPs 比PAMAM G5.0 和CURNPs 的毒性小,即使在浓度1000 nmol/L 下,小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(Raw 264.7 细胞)仍具有90%的活性;MM 上保留有巨噬细胞固有膜蛋白和功能,可以帮助MM@CURNPs 具备巨噬细胞免疫逃逸功能,4 h 时,Raw 264.7 细胞对荧光标记的MM@CURNPs 粒子摄取的平均荧光强度为72,Raw 264.7 细胞对荧光标记的CURNPs 粒子摄取的平均荧光强度为80。

关键词:仿生纳米给药系统;聚酰胺-胺树枝状聚合物;β-环糊精;巨噬细胞膜;姜黄素;功能材料

据世界卫生组织2023 年统计数据显示,心血管疾病是目前全球人口因病死亡最主要的原因,其导致的死亡人数占全球因病死亡人数的32%。动脉粥样硬化是引起心血管疾病的主要病理学基础[1-2]。动脉粥样硬化是一种慢性炎症性心血管疾病,其特征是在动脉层内形成粥样斑块的脂肪沉积[3-4]。目前,用于动脉粥样硬化治疗的药物有降脂药他汀类药物和抗血小板药阿司匹林,然而这些药物作用于全身,容易引发不良反应,例如:他汀类药物引起肌炎和肌痛;阿司匹林引起胃肠道出血、溃疡和耐药性增加[5-8]。因此,探索新的治疗动脉粥样硬化的策略具有现实意义。

研究表明,降低炎症是减少动脉粥样硬化的一种有前途的新策略[9-11]。姜黄素(CUR)是从中药姜黄中提取的一种天然多酚类化合物,具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤和抗动脉粥样硬化等功效[12-13]。在动脉粥样硬化小鼠模型中,CUR 治疗可有效减少主动脉粥样硬化病变面积,并降低血脂和炎症[14]。但CUR 水溶性差、生物利用度低、在生物体内不稳定,因此,临床应用受到限制[15-16]

纳米材料在药物递送系统发挥着重要的作用,其作为载体可以改善疏水药物的溶解性,增加药物的稳定性,提高药品的生物利用率[17-18]。然而,外源性纳米药物载体容易被免疫系统识别为异物并排出机体[19],导致药物难以到达靶点病变部位,无法实现体内长效循环。对此,研究者们尝试用红细胞膜、血小板细胞膜、巨噬细胞膜(MM)和癌细胞膜等内源性的细胞膜对纳米粒子进行修饰,从而达到免疫逃逸的效果[20-21]。此外,MM 表面存在α4β1 整合蛋白,可以识别并结合动脉粥样硬化斑块处的炎症内皮细胞高表达的血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)[22-23],从而实现药物递送载体对动脉粥样硬化斑块的靶向靠近,即MM 包覆的纳米粒子既有对动脉粥样硬化斑块炎症部位的靶向性,又具有系统免疫逃逸功能。

聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状聚合物和β-环糊精(β-CD)在药物递送方面具有广泛的应用。PAMAM本身具有低毒性、无免疫原性,其内部的空腔具有疏水性,可以负载小分子药物,提高药物的溶解性和稳定性[24-26]。FICKER 等[27]使用PAMAM 负载吲哚美辛构建了一种药物递送载体,提高了药物的溶解度,延长了血液循环时间。β-CD 含有7 个D-吡喃葡萄糖单体,呈现上端大、下端小的圆台空腔立体结构[28],空腔内部存在碳氢键和环醚氧原子形成的内部疏水区,其羟基朝向上下边缘两侧的外空间,因此,β-CD 具有外部亲水而内部疏水的特点[29],各种小分子药物可通过分子间作用力或疏水作用力进入其空腔内部形成稳定的包合物。HU 等[30]制备了乳酸链球菌素与环糊精羧酸酯琥珀酸-β-环糊精(SACD)的络合物,在中性和碱性条件下均表现出良好的溶解性,并且在高蒸汽灭菌处理过程中保持较高的pH 后仍具有良好的稳定性。

本文拟选用具有乙二胺核的PAMAM 树枝状聚合物5.0 代(PAMAM G5.0)甲醇溶液作为基体,将β-CD 修饰在PAMAM G5.0 表面,构成CD-G5 载药腔。然后,将疏水性抗炎药CUR 作为模型药物负载于CD-G5 内,得到负载CUR 的纳米粒子(CURNPs)。最后,在CURNPs 外包裹MM,制备MM@CURNPs仿生纳米给药系统,并对MM@CURNPs 进行系列的结构和性能测试以及生物评价。以期为探索新的治疗动脉粥样硬化的策略提供思路。

1 实验部分

1.1 材料、试剂与仪器

Hoechst33258 染色试剂盒,上海笛柏生物科技有限公司;细胞膜蛋白与细胞浆蛋白提取试剂盒,上海碧云天生物技术股份有限公司;小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(Raw 264.7 细胞),南华大学药学院;DMEM 培养基,美国Merck 公司;聚碳酸酯多孔膜,奥维斯丁(上海)纳米技术有限公司;透析袋〔截留相对分子质量(MWCO)为8000~14000〕,美国Union Carbide 公司。

PAMAM G5.0 甲醇溶液(PAMAM G5.0 质量分数为5%)、β-CD(AR,经去离子水重结晶后使用)、D2O(质量分数99.9%),上海麦克林生化科技股份有限公司;二甲基亚砜(DMSO)、磷酸盐缓冲液(PBS,pH=7.2~7.4)、多聚甲醛固定液(质量浓度40 g/L,PBS 为溶剂)、异硫氰酸荧光素(FITC)、CUR,AR,上海泰坦科技股份有限公司;N,N-羰基二咪唑,AR,安徽乐研生物医药科技有限公司。

UV-8000 型紫外-可见分光光度计(UV),上海元析仪器有限公司;Nicolet iS5 型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),美国Thermo Fisher Scientific 公司;BeNano 90 型纳米粒度分布仪,丹东百特仪器有限公司;WYS-37XBY 型荧光显微镜,天津微仪光学仪器有限公司;WP-160C02 型细胞摇床,上海靳澜仪器制造有限公司;LC-CBG-80S 型细胞培养箱,上海力辰仪器科技有限公司;LiposoFastTM-Basic型微型脂质体挤出器,奥维斯丁(上海)纳米技术有限公司;CR22N 型高速低温离心机,德国Eppendorf公司;KQ-100DE 型超声清洗仪,江苏昆山市超声仪器有限公司;JEM-2010F 型透射电子显微镜(TEM),日本电子株式会社;ELx800 酶标仪,美国Bio Tek 公司。

1.2 方法

1.2.1 CD-G5(化合物Ⅰ)制备

首先,将0.1 g(88.1 nmol)β-CD 溶于5 mL二甲基亚砜中,加入5.0 mg N,N-羰基二咪唑作为催化剂(占β-CD 质量的5%),室温下反应4 h。然后,用移液枪吸取500 µL(6.88×10-4 nmol)PAMAM G5.0 甲醇溶液,吹干甲醇溶剂后,加入5 mL 二甲基亚砜溶解,缓慢地滴加至上述反应液中,N2 保护下,室温避光反应72 h。反应结束后,将反应液装入透析袋,在去离子水中透析72 h。透析结束后,经-55 ℃冷冻干燥 24 h,得到白色絮状产物0.0025 g,记为

1.2.2 CURNPs(化合物Ⅱ)制备

精密称取1 mg 的CD-G5 溶于1 mL 二甲基亚砜中,加入0.25 mg(678.5 nmol)CUR 充分振荡,得到油相。将油相逐滴加入到剧烈搅拌的4 mL 超纯水中,于45 ℃下反应3 h 后,将溶液装入透析袋,在去离子水中透析72 h,去除游离的CUR 及二甲基亚砜。透析完成后,经-55 ℃冷冻干燥24 h,得到黄色粉末状产物1.107 mg,记为CURNPs。

1.2.3 MM@CURNPs(化合物Ⅲ)制备

取2×107~5×107个在细胞培养皿中生长至融合度为80%以上的Raw 264.7 细胞,先用PBS 洗一遍,然后将细胞从壁上刮下,使用移液枪吹打,于600 r/min、4 ℃离心5 min,收集细胞,小心吸除上清液。向沉淀中加入1 mL 细胞膜蛋白与细胞浆蛋白提取试剂,并充分吹打混匀,使细胞悬浮,在冰浴中放置15 min 后,在玻璃匀浆器中匀速匀浆40~50次,使用显微镜观察匀浆后的细胞,当观察到细胞匀浆液中70%以上细胞无核周晕环和完整细胞形态则表明细胞充分破碎。将破碎好的细胞匀浆液在700 r/min、4 ℃离心10 min,去除细胞核和未破碎的细胞。收集上清液,在14000 r/min、4 ℃离心30 min,小心吸除上清液,沉淀即为MM。

采用超声法和挤压法制备MM 包覆的CURNPs粒子。具体步骤为:首先,将提取的MM 重悬于5 mL超纯水中,称取1 mg CURNPs 溶于3 mL 超纯水中,将上述两液混合,超声3 min,促进MM 与CURNPs的相互作用;接着,用脂质体挤出器依次在1000、400、200 nm 的聚碳酸酯多孔膜下多次匀速挤出,得到MM@CURNPs 悬浮液。

MM@CURNPs 制备路线如下所示。

1.3 结构表征与性能测试

FTIR 测试:KBr 压片法,波数范围 4000~500 cm-1,分辨率4 cm-1,扫描次数32 次。1HNMR测试:以D2O 作为CD-G5 的溶剂,在500 MHz 和25 ℃下测定CD-G5 的1HNMR 谱图。UV-Vis 测试:25 ℃下,在200~600 nm 范围内分别对质量浓度为20 µg/mL 的CUR 和CURNPs 二甲基亚砜溶液进行扫描。TEM 测试:配制质量浓度2 g/L 的CURNPs水溶液和 MM@CURNPs 水溶液,通过 TEM 对CURNPs 和MM@CURNPs 进行形貌表征。粒度测试:配制质量浓度10 g/L 的CURNPs 水溶液和MM@CURNPs 水溶液,用纳米粒度分布仪进行粒径测试,MM@CURNPs 水溶液保存于4 ℃,并在随后的3、5、7、10 d 对其再次取样,进行粒径测试。

1.4 载药与释药性能测试

1.4.1 纳米粒子载药测试

CUR 溶液标准曲线的建立:配制质量浓度为5 g/L 的CUR 二甲基亚砜母液,再用二甲基亚砜稀释为质量浓度30、20、15、10、5、3、1.5、0.75 μg/mL的标准溶液。用UV-Vis 测定各质量浓度标准溶液在431 nm(CUR 的特征波长)下的吸光度,用Origin绘制CUR 质量浓度(y,µg/mL)-吸光度(x)标准曲线,并得到标准曲线拟合方程:y=10.321x-0.5787,R2=0.9998。

载药率和包封率测定:将2 mg(m0)的CURNPs溶于 100 mL 二甲基亚砜中,配成质量浓度为20 µg/mL 的样品液,用UV-Vis 测得样品液在431 nm处的吸光度,根据CUR 质量浓度-吸光度标准曲线方程得到样品液中CUR 的质量浓度,再按照式(1)和(2)计算CURNPs 的载药率(%)和包封率(%)。

式中:m1 为根据标准曲线方程计算得到的样品液中CUR 质量,mg;m1ʹ为CD-G5 的载药量;m0ʹ为投药量,0.25 mg。

1.4.2 纳米粒子释药测试

首先,将1 mL 质量浓度为1 g/L 的CURNPs水溶液和MM@CURNPs 水溶液分别倒入透析袋中,然后将透析袋置于29 mL PBS中,并设置温度为37 ℃来模拟体内环境。在药物释放的第0.5、1、2、4、8、12、24、36、48、60、72 h 取出4 mL PBS 释放液,并补充4 mL 新鲜的PBS。用UV-Vis 测定释放液中CUR 的质量浓度,并根据式(3)计算CURNPs 和MM@CURNPs 体外药物累积释放率(%),绘制体外药物释放曲线。

式中:V 为释放体系的恒定体积,30 mL;Ve 为PBS置换体积,4 mL;n 是置换PBS 的次数;ρn 是第n次取样液中CUR 的质量浓度,µg/mL;m 为纳米粒子所载的药物总质量,µg。

1.5 CURNPs 体外生物活性评价

1.5.1 细胞复苏与传代

取冻存的Raw 264.7 细胞于37 ℃水浴解冻,离心除去上清液,然后用剩余液体将细胞吹散,将所有液体移至细胞培养瓶中,加入5 mL DMEM 培养基,混匀后在37 ℃、体积分数5%的CO2 条件下培养,当细胞长至融合度为80%以上,按照1∶2(将原细胞培养瓶中含细胞的培养液均分到两个培养瓶中继续培养,并补充培养基至与原培养液相同的体积)进行传代培养。

1.5.2 体外细胞毒性实验

采用MTT 比色法探究巨噬细胞在不同质量浓度的PAMAM G5.0、CURNPs 和MM@CURNPs 样品溶液孵育下的活性。将培养好的巨噬细胞Raw 264.7 用DMEM 培养基调整至5×104 个/mL,按每孔200 µL 的体积接种至96 孔板中,并在37 ℃、体积分数5%的CO2 条件下培养24 h。随后,去除DMEM培养基。实验组每孔加入180 µL DMEM 培养基,然后每孔分别加入20 µL 浓度梯度为50~1000 nmol/L的PAMAM G5.0、CURNPs 和MM@CURNPs 样品溶液;对照组每孔加入180 µL DMEM 培养基和20 µL 二甲基亚砜;空白组不接种细胞,每孔加入200 µL DMEM 培养基。所有组设置5 个复孔。继续培养24 h 后,每个孔中添加10 µL(质量浓度5.0 g/L)的MTT 溶液,孵育4 h 后吸除培养基,向每孔中加入150 µL 二甲基亚砜,25 ℃、100 r/min 细胞摇床中振荡30 min,使甲瓒结晶充分溶解。用酶标仪测定570 nm 处各个孔中的光密度(OD 值),再按照式(4)评估细胞活性水平。

1.5.3 巨噬细胞摄取实验

异硫氰酸荧光素(FITC,绿色)标记纳米粒子[31],制得CURNPs-FITC、MM@CURNPs-FITC 纳米粒子,与细胞共孵育后,监测纳米粒子被巨噬细胞摄取情况。

将Raw 264.7 巨噬细胞接种到24 孔板中,培养12 h。随后,实验组分别加入CURNPs-FITC、MM@CURNPs-FITC 样品溶液,对照组加入等量的二甲基亚砜,分别孵育1、2、4 h,PBS 清洗3 遍后,加入多聚甲醛固定液固定20 min,然后每孔加入500 μL 的Hoechst33258 染液(蓝色),于37 ℃染色15 min,PBS洗去游离染料,用荧光显微镜拍摄荧光图。通过Image J(Fiji)软件对荧光图进行平均荧光强度定量分析,并用Graphpad Pism 软件绘制荧光定量分析图。

2 结果与讨论

2.1 表征结果分析

图1 为CUR、CURNPs、CD-G5、β-CD 的FTIR谱图。

图1 CUR、CURNPs、CD-G5、β-CD 的FTIR 谱图
Fig.1 FTIR spectra of CUR, CURNPs, CD-G5 and β-CD

从图1 可以看出,在CD-G5 的FTIR 谱图中,3284 cm-1 处为PAMAM 上的N—H 键的伸缩振动峰;3109 cm-1 处为β-CD 上的O—H 键的伸缩振动峰;2925 cm-1 处为饱和碳原子上的C—H 键的伸缩振动峰;1702 和1632 cm-1 处为C==O 键的伸缩振动峰;1544 cm-1 处为酰胺N—H 键的弯曲振动峰;1438 cm-1 处为C—H 键的弯曲振动峰;1332 cm-1处为C—N 键的伸缩振动峰;1261、1151、1078 和1025 cm-1 处为C—O—C 和C—O 键的伸缩振动峰。与β-CD的FTIR谱图相比,CD-G5在1702和1544 cm-1处出现对应于C==O 键和N—H 键的新峰。结合1HNMR 数据表明,β-CD 成功修饰在PAMAM G5.0表面,得到纳米载体CD-G5。

从图1 还可以看出,CUR 的FTIR 谱图中,3520 cm-1 处峰是由苯环上的—OH 拉伸引起的;1629 cm-1 处为C==O 和C==C 键的伸缩振动峰。CURNPs 的FTIR 谱图中,3392 cm-1 处为分子内缔合O—H 的伸缩振动峰;3316 cm-1 处为PAMAM 上N—H 键的伸缩振动峰;3093 cm-1 处为芳环上C—H键的伸缩振动峰;2930 cm-1 处为饱和碳原子上的C—H 键的伸缩振动峰;1628 cm-1 处为C==O 键的伸缩振动峰;1513 cm-1 处为酰胺N—H 键的弯曲振动峰;1450 cm-1 处为C—N 键的弯曲振动峰;1265、1156 和1032 cm-1 处为C—O—C 键的伸缩振动峰;CURNPs 在3520 cm-1 处的O—H 峰消失,3392 cm-1 处的分子内缔合O—H 特征峰加强,在1628 cm-1 处可以看到与CUR 有关的吸收峰。

图2 为CUR 和CURNPs 的UV-Vis 吸收谱图。从图2 可以看出,CUR 在431 nm 处有特征吸收峰,CURNPs 在432 nm 处有特征吸收峰。结合FTIR 表征(图1),表明CUR 成功负载在CD-G5 上。

图2 CUR 和CURNPs 的UV-Vis 吸收光谱
Fig.2 UV-Vis adsorption spectra of CUR and CURNPs

图3 为CURNPs 和MM@CURNPs 的TEM 图和粒径分布图。

图3 CURNPs(a)和MM@CURNPs(b)的TEM 图;CURNPs(c)和MM@CURNPs(d)的粒径分布曲线
Fig.3 TEM images of CURNPs (a) and MM@CURNPs(b); Particle size distribution curves of CURNPs (c)and MM@CURNPs (d)

从图3 可以看出,CURNPs 纳米粒子呈圆球形,且形状规则(图3a),其平均粒径为148.3 nm,聚合物分散性指数(PDI)为0.127(图3c),表明CURNPs粒子具有良好的尺寸和分散性。

从图3 还可以看出,MM@CURNPs 纳米粒子呈圆球形,且形状规则,具有深色中心和外层暗膜(图3b)。其平均粒径为162.2 nm,PDI 为0.103(图3d),表明粒子分散性良好。MM 厚度约7 nm[32],MM@CURNPS 较CURNPS 粒径增大了13.9 nm,表明 MM 包覆在CURNPs 表面,增大了MM@CURNPs 的粒径。图3b 中MM@CURNPs 外层暗膜就是MM。以上结果表明,MM 成功包覆了纳米粒子CURNPs。

图4 为MM@CURNPs 的平均粒径随时间的变化图。

图4 MM@CURNPs 的平均粒径随时间的变化
Fig.4 Change of average particle size of MM@CURNPs over time

从图4 可以看出,MM@CURNPs 放置10 d 内,其平均粒径随存放时间的增加而增大;放置1 d 时平均粒径最小,为162.2 nm;放置10 d 时,平均粒径最大,为238.6 nm。虽然纳米粒子平均粒径随时间的推移而增大,但是增幅较小,MM@CURNPs始终保持着较好的纳米尺寸。表明制备的 MM@CURNPs 纳米粒子具有一定的储存稳定性。

2.2 载药与释药性能分析

2.2.1 纳米粒子载药性

经测定,CURNPs 样品溶液在431 nm 处的吸光度为0.242,根据CUR 溶液标准曲线方程计算得出质量浓度为20 µg/mL 样品溶液中CUR 质量浓度为1.919 µg/mL,根据式(1)和(2)计算出CURNPs载药率为9.60%,包封率为42.48%。这是因为,PAMAM 和β-CD 为CURNPs 纳米载体提供了疏水载药空腔,赋予药物良好的载药性能,因此,制备的纳米载体具备较好的CUR 负载能力和包封效率。

2.2.2 纳米粒子释药性

图5 为CURNPs 和MM@CURNPs 体外释药曲线。

图5 CURNPs 和MM@CURNPs 体外释药曲线
Fig.5 In vitro release profiles of CURNPs and MM@CURNPs

从图5 可以看出,CURNPs 和MM@CURNPs都呈现出药物缓释行为;前12 h 内,纳米载药粒子的药物累积释放量都<35%;药物释放72 h 后,累积释放量都达到约50%,而MM@CURNPs 药物释放速度更为缓慢,原因是其表面包覆的MM 对药物释放有一定的阻碍作用。因此,MM@CURNPs 具有更好的药物缓释作用,有助于载药纳米粒子在体内的长效药物释放。

2.3 CURNPs 体外生物活性分析

2.3.1 体外细胞毒性分析

图6 为Raw 264.7 细胞在不同浓度PAMAM G5.0、CURNPs 和MM@CURNPs 中的细胞活性。

图6 Raw 264.7 细胞在不同浓度PAMAM G5.0、CURNPs、MM@CURNPs 中的细胞活性
Fig.6 Cellular activity of Raw 264.7 cells in PAMAM G5.0,CURNPs and MM@CURNPs at different concentrations

从图6 可以看出,当纳米粒子浓度≤200 nmol/L时,所有实验组的细胞存活率均>90%;随着纳米离子浓度的进一步增大,各组细胞活性均有所下降,尤其是PAMAM G5.0 实验组降幅最为显著,其次是CURNPs 实验组。MM@CURNPs 实验组的细胞活性在所有实验质量浓度下都保持最高,当纳米粒子浓度为1000 nmol/L 时,PAMAM G5.0 实验组细胞活性降至65%,CURNPs 实验组的细胞活性降至82%,MM@CURNPs 实验组的细胞活性仍保持在90%,说明MM@CURNPs 对细胞毒性最小。这是因为,PAMAM G5.0 表面的氨基含量较高,会对细胞产生一定毒性,β-CD 修饰可以使PAMAM 毒性得到一定程度的降低[33],使用内源性膜MM 包覆后毒性进一步降低。因此,MM@CURNPs 仿生纳米粒子对细胞毒性较小,具有较高的生物安全性。

2.3.2 巨噬细胞摄取分析

图7 为CURNPs-FITC 和MM@CURNPs-FITC不同时间的巨噬细胞摄取情况。

图7 CURNPs-FITC(a~c)和MM@CURNPs-FITC(d~f)不同时间的巨噬细胞摄取荧光图
Fig.7 Macrophage uptake fluorograms of CURNPs-FITC(a~c) and MM@CURNPs-FITC (d~f)

从图7 可以看出,随着时间的增长,绿色荧光(被FITC 荧光标记的CURNPs 和MM@CURNPs)出现聚集,表示巨噬细胞(染色后为蓝色荧光)对纳米粒子的摄取,在相同时间下,CURNPs-FITC 组的平均荧光强度均强于MM@CURNPs-FITC 组。

图8 为巨噬细胞摄取CURNPs-FITC 和MM@CURNPs-FITC 荧光图的平均荧光强度定量分析结果。

图8 CURNPs-FITC 和MM@CURNPs-FITC 的巨噬细胞摄取荧光定量分析
Fig.8 Quantitative fluorescence analysis of macrophage uptake of CURNPs-FITC and MM@CURNPs-FITC

从图8 可以看出,随时间的推移,巨噬细胞持续对CURNPs-FITC 和MM@CURNPs-FITC 进行摄取,平均荧光强度增强。在相同时间下,巨噬细胞对MM@CURNPs-FITC 的摄取少于对CURNPs-FITC的摄取,两组之间平均荧光强度存在显著差异。其中,4 h 时,巨噬细胞对MM@CURNPs-FITC 摄取的平均荧光强度为72,巨噬细胞对CURNPs-FITC摄取的平均荧光强度为80。表明MM 包覆的仿生纳米粒子MM@CURNPs 可以减少被巨噬细胞的吞噬,具有免疫逃逸功能。这是因为,巨噬细胞是体内主要的免疫细胞,MM 上保留有巨噬细胞固有膜蛋白和功能[34],可以帮助MM 仿生纳米颗粒伪装成宿主细胞,有效逃避免疫系统的清除,延长血液循环时间。

3 结论

制备了一种纳米仿生载药系统MM@CURNPs,该粒子具有良好的纳米尺寸(162.2 nm)和粒径分散性(PDI=0.103),以及较好的粒子稳定性(1 d 时平均粒径最小,为162.2 nm;10 d 时平均粒径最大,为238.6 nm),载药性能(CURNPs 载药率为9.60%)和药物缓释性能(药物72 h 累积释放量约50%)良好,且具有生物安全性(1000 nmol/L 的MM@CURNPs溶液中的Raw 264.7 细胞活性保持在90%)和巨噬细胞免疫逃逸功能,有望帮助实现纳米载药系统在体内的长效循环。

本文制备的MM@CURNPs 对于动脉粥样硬化治疗的研究具有参考价值。

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Preparation and properties of macrophage membrane biomimetic nano drug delivery system

CHEN Jin, DING Yao, XIAO Xinrong*

School of Chemistry and Chemical Engineering, University of South China, Hengyang 421001, Hunan, China

Abstract:β-cyclodextrin (β-CD) was grafted onto the surface of polyamide-amine (PAMAM) dendritic polymer with ethylenediamine nucleus, 5.0 generation (PAMAM G5.0) to synthesize a CD-G5 drug-carrying cavity, into which hydrophobic anti-inflammatory drug curcumin (CUR) was loaded as a model drug to obtain CUR-loaded nanoparticles (CURNPs). Finally, a bionic nanodrug delivery system(MM@CURNPs) was constructed by wrapping macrophage membranes (MM) with immune escape response and slow drug release outside the CURNPs. The structure of CD-G5 was characterized by FTIR and 1HNMR. The microscopic morphology and particle size distribution of MM@CURNPs were analyzed by TEM and nano-particle size distribution meter, followed by evaluation on the slow-release performance and in vitro activity of MM@CURNPs based on the drug release assay, in vitro cytotoxicity and macrophage uptake assay. The results showed that the average particle size (162.2 nm) of MM@CURNPs was increased by 13.9 nm compared with that of CURNPs by MM coating. The average particle size of MM@CURNPs was 162.2 nm when stored for 1 d, and 238.6 nm when stored for 10 d. The drug loading rate of CURNPs was 9.60%, and the in vitro drug release rate of MM@CURNPs was slower than that of CURNPs, with the cumulative release reaching ~50% at 72 h. MM@CURNPs were less toxic than PAMAM G5.0 and CURNPs, with mouse monocyte macrophage leukemia cells (Raw 264.7 cells) showing 90% activity even at a concentration of 1000 nmol/L. MM retained its macrophage-intrinsic membrane proteins and functions, which brought to MM@CURNPs with macrophage immune escape function, and at 4 h, the average fluorescence intensity of Raw 264.7 cells to fluorescently labeled MM@CURNPs particles uptake was 72, with the average fluorescence intensity of Raw 264.7 cells to fluorescently labeled CURNPs particles uptake of 80.

Key words:biomimetic nano drug delivery system; polyamide-amine dendritic polymer; β-cyclodextrin;macrophage membrane; curcumin; functional materials

中图分类号:Q811.7;TB383.1

文献标识码:A

文章编号:1003-5214 (2026) 03-0524-08

收稿日期:2025-02-20; 定用日期:2025-04-03; DOI:10.13550/j.jxhg.20250118

基金项目:国家自然科学基金项目(2020JJ6051)

作者简介:陈 晋(1997—),女,硕士生,E-mail:3020817860@qq.com。联系人:肖新荣(1963—),男,教授,E-mail:xrr63xiao@qq.com。

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