具有分级孔结构的功能化树枝状二氧化硅粒子制备及其作为递送载体应用

目前,树枝状聚合物大分子(dendrimer)广泛用于药物和基因的递送载体,这是由于其具有独特的中心辐射状且高度支化的三维结构,从而内部具有广阔的空腔且表面具有极高的官能团密度,但是一类树枝状聚合物大分子只能负载一种类型的治疗分子,且很难实现其有效的可控释放。而介孔二氧化硅纳米材料通过表面修饰,可以负载各种类型的治疗分子,且可以实现其缓慢释放,甚至响应性释放,然而受限于孔尺寸和空结构。如果能结合两者的优势,创造出有机-无机树枝状的二氧化硅粒子,很可能会成为很有前景的递送载体。

最近,澳大利亚阿德莱德大学化工学院的乔世璋教授及其研究团队成功采用简单的一锅法合成了氨丙基功能化的树枝状二氧化硅纳米粒子,且该粒子具有分级孔结构,即除了从粒子中心到表面(孔尺寸由小到大)的辐射状孔道,还在骨架中含有孔径尺寸均一的大约4.5纳米的介孔。并巧妙地采用琥珀酸酐作为连接分子,成功地将无毒的、带正电荷的、低分子量(800)的支化聚乙烯亚胺(PEI)连接到粒子辐射状孔道的表面,从而使表面具有很多的结合点。聚乙烯亚胺功能化的粒子对HeLa(人宫颈癌)和KHOS(人骨肉瘤)细胞具有很好的生物相容性,对大尺寸的质粒DNA具有较高的负载容量,并能将其有效地递送到HeLa细胞中,实现较高的转染效率。由于其特殊的分级孔结构,该功能化的粒子还能实现对小尺寸的拓扑替康(Topotecan)抗癌药和大尺寸的质粒DNA同时高容量负载,从而使利用不同尺寸的治疗分子对疾病的结合治疗成为可能。为了验证这一点,他们利用功能化的粒子同时负载拓扑替康和具有治疗功效的siRNA,并递送到KHOS细胞中,实现了增强的杀死癌细胞的能力。

该研究成果证明了具有分级孔结构的支化聚乙烯亚胺功能化的树枝状二氧化硅粒子是一种新颖的递送载体。从而可以推断:由于独特的结构,树枝状二氧化硅粒子将会是一类很有前景的平台,经过巧妙合理的功能化,将会创造出更多先进的递送载体。