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基于磷酸钙的治疗学

Sunita Prem Victor1——威利·保罗2钱德拉·p·夏尔马2

1Sree Chitra Tirunal医学科学与技术研究所聚合医疗器械部,普贾普拉,印度Thiruvananthapuram 695012

2Sree Chitra Tirunal医学科学与技术研究所中央分析设施生物医学技术部,印度Thiruvananthapuram普贾普拉695012

*通讯作者:
钱德拉·p·夏尔马
中央分析设施生物医学技术部
Sree Chitra Tirunal医学科学与技术研究所
Poojappura, Thiruvananthapuram, 695012,印度
电话:91 471 2320964
电子邮件: (电子邮件保护)

收到的日期: 26/02/2018;接受日期:26/02/2018;发表日期:05/03/2018

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“治疗学”是一种将治疗学与诊断制剂协作融合到单一纳米平台(NP)的方法,提供了一种高效的个性化方法诊断、提供治疗及有效监察治疗方案[1].这些NPs被赋予了卓越的能力,包括靶向递送、高效药物治疗、图像引导治疗以及精准的治疗反应监测[2].为此,脂质体、量子点、氧化铁和二氧化硅纳米颗粒已被广泛研究[3.-6].然而,稳定性、毒性、超敏反应不可生物降解性限制了其应用潜力体内。

磷酸钙(CaP)陶瓷纳米颗粒由于其广泛的性质,包括易功能化,生物相容性,生物活性和有效的体内生物降解性,呈现出独特的一类递送系统[7].这些性质很大程度上取决于Ca/P摩尔比和结晶度,结晶度范围从生物活性羟基磷灰石(HA, Ca/P =1.67)和可吸收磷酸三钙(Ca/P =1.5)。Ca/P比值在1.67 - 1.55之间,这是由于Ca2+离子从单位细胞中流失造成的,具有不同的可生物降解特性,在骨重塑和骨形成中发挥重要作用[89].因此,钙缺乏羟基磷灰石(CDHA) NPs的溶解速率可以通过Ca/P比值和结晶度的细微调节来控制,从而潜在地改变结合药物的释放速率。在这方面,我们之前已经证明了包裹强力霉素的CDHAs根据其Ca/P比值表现出单级和两级释放谱。最初的爆发释放归因于强力霉素从CDHA表面的解吸,随后是由于强力霉素-CDHA复合物的溶解而缓慢释放[10].颗粒大小、形状、表面电荷和纵横比在NPs的稳定性、循环寿命和细胞内化中起着至关重要的作用在活的有机体内11].粒径在100-200 nm之间的NPs已被证实外溢肿瘤通过增强渗透性和保留作用,逃避肝脾过滤,延长体内循环时间[12].此外,平均粒径<150 nm且具有棒状或针状形态的CaP NPs在体外更容易被细胞内化。这一观察结果可归因于这些NPs的小长径比(L/D),这可能导致细胞内更快的内化,而细胞膜破坏最小[13].此外,据广泛报道,接近中性带电的NPs具有更长的循环寿命和更少的系统性毒性在活的有机体内12].在这方面,我们之前已经证明了钕掺杂的超分子HA NPS具有20-40 nm大小的针状形态,用于有效的细胞内化在体外14].

环糊精(β-CD)和瓜素(CB[7])是具有独特分子结构的超分子体系,已被广泛认为是药物辅料[1516].β-CDs是空心截断锥,CB[7]是大环南瓜形六聚体,均由疏水核组成,与疏水药物具有良好的络合能力。从这个角度来看,我们可以假设β-CD/CB [7]可以增强载药能力,提高治疗效果。因此,我们合成了具有高展弦比和针状形态的葫芦脲/HA基NPs。这些颗粒具有不同的尺寸、表面电荷和可调的降解曲线,表明葫芦脲在载药量、包封效果和释放动力学方面具有优势。在体外两种模型药物的释放谱;亲水性盐酸阿霉素和疏水性尼罗红确定,在相似的时间内,亲水性阿霉素的释放速度比疏水性NR更快。钐的同时存在赋予了治疗潜力,在590纳米处观察到发光发射[17].此外,如前所述,具有强离子取代倾向的CDHA纳米颗粒可以很容易地用不同的镧系(Ln)掺杂元素替换其Ca2+离子[18].为此,我们还制备了掺铒表面修饰的CaP NPs,通过APTS和EDC介导的化学反应与海藻酸功能化,赋予合成系统的pH响应性,在口服给药后将模型药物4乙酰水杨酸输送到结肠[19].这些NPs具有20-40纳米大小,表面带负电荷,因此有利于结肠癌细胞的同时成像和刺激反应性药物传递。与此同时,铕掺杂CDHA核心NPs以(β-CD)和(CB[7])功能化,显示出药物5-氟尿嘧啶的可控和缓释特征以及荧光成像能力[20.].此外,载体体系中NPs的发射强度随着药物的累积释放量的增加而增加,这表明可以通过发光强度的变化来监测药物的释放,并可用于治疗应用。

我们在基于CaP的治疗学中采用的方法是设计具有最佳理化性质的镧基“治疗性”NPs,以同时成像和治疗实体肿瘤。我们相信,对结晶度、纵横比、精确的几何形状、Ca/P比和表面电荷的仔细操作将有效地定制CaP NPs的降解特性,从而微调胶囊药物的释放特性。此外,通过热处理、pH调整和反应时间对这些cap的结晶度进行细微的修饰,将改善磷灰石结构的原子排列。由于掺杂离子被严格限制在晶格中,这有望赋予更好的成像性能。我们还预计,调制所有上述列出的参数将促进发射增强与更大的荧光产量。这种方法可能会倡导开发安全、有效的基于cap的治疗性NPs用于癌症治疗。

参考文献

全球科技峰会