基于星状空心氧化硅纳米颗粒构建智能传输系统

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        近年来,对癌症等重大疾病进行安全、高效的治疗变得尤为重要。传统治疗中,药物通过静脉注射或口服经全身循环后只有少量到达病变部位,需大量频繁给药,不仅会使病变细胞产生耐药性,还会对正常组织产生严重的毒副作用。基因治疗被认为是医学和药学领域的一次革命,开发安全而高效的基因载体是基因治疗急需解决的问题和研究热点。将传统药物与基因治疗相结合,可以起到协同的效应,所以发展可以同时载药与载基因的新型载体则至关重要。具有独特孔道结构的氧化硅纳米颗粒作为药物载体具有高的药物装载量和易于功能化修饰的内外表面,特别是可用于构建智能响应性药物载体及制备共载药物与基因的多功能载体。中空的氧化硅纳米颗粒的空腔可以极大提高药物装载量;并且具有比实心颗粒更大的比表面积,因此运载基因的效率也更高。尽管球形的空心氧化硅被广泛应用于载体,特殊形貌的空心纳米颗粒则很少被报道。

        北京化工大学材料科学与工程学院的徐福建教授、赵娜娜副教授及其研究团队发展了一种具有特殊形貌的六角星形、中空的金-氧化硅异质纳米颗粒,利用其内部空腔载药,外表面修饰阳离子聚合物络合DNA,构建出集载基因和载药功能于一体的有机/无机复合纳米颗粒。为构建智能响应性复合载体,拟先将二硫键连接的金刚烷固定于纳米颗粒表面,装载药物后利用主客体相互作用将本团队发展的新型高效的阳离子基因载体(CD-PGEA)组装其上作为“纳米门禁”,利用肿瘤细胞内外谷胱甘肽(GSH)浓度的巨大差异(100-1000倍),构建氧化还原电位刺激响应的还原响应性载体,使二硫键在GSH还原作用下断裂,开启介孔孔道口的“纳米门禁”,释放药物于病变部位,提高药物利用率,降低毒副作用。与普通球形氧化硅纳米颗粒相比,具有六个尖角结构的星形氧化硅载体被证实为优异的多功能基因载体,在细胞内吞效率、基因运载和抗癌效果方面都有优异的表现,相关论文发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201502760),本工作对于构建多功能纳米运载系统提供了新的模型体系。