聚合物納米顆粒由于其優(yōu)良的生物相容性、生物降解性和簡單的制備方法,在藥物傳遞領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。poly(D, L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) 是FDA批準(zhǔn)的一種很有前景的可生物降解聚合物,可以用來合成載藥聚合物納米顆粒。然而,基于PLGA的聚合物載藥納米顆粒的臨床應(yīng)用仍然主要面臨兩個(gè)挑戰(zhàn),即低載藥量(通常低于10%)和不夠理想的藥物突釋現(xiàn)象。昆士蘭大學(xué)澳大利亞生物技術(shù)與納米研究所趙春霞教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的一項(xiàng)專利技術(shù)(有序的納米沉淀法)可以制備出穩(wěn)定的高載藥量 (高達(dá)58.5%) 聚合物納米顆粒,并且該方法還廣泛適用于多種聚合物和藥物,這為解決這兩個(gè)挑戰(zhàn)提供了新的機(jī)會(huì)。
對(duì)于開發(fā)載藥納米顆粒來說,了解藥物釋放動(dòng)力學(xué)是至關(guān)重要的。為了模擬載藥聚合物納米顆粒,趙春霞教授團(tuán)隊(duì)以疏水染料作為模型疏水藥物,使用有序的納米沉淀法生產(chǎn)出高染料負(fù)載聚合物納米顆粒(50%),并與傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的低染料負(fù)載聚合物納米顆粒(0.5%) 進(jìn)行比較。
圖1. (a)有序的納米沉淀法示意圖。利用調(diào)節(jié)溶劑相的配方去控制藥物和聚合物的沉淀順序,使得疏水藥物先沉淀形成藥物納米顆粒,然后聚合物沉淀并包裹在藥物納米顆粒的表面從而提高載藥量。單一疏水熒光染料以及FRET雙染料裝載的低染料負(fù)載納米顆粒(b)和高染料負(fù)載納米顆粒 (c) 的示意圖。
單一疏水熒光染料裝載的納米顆粒由于高染料負(fù)載 (50%) 而形成J-聚集體,會(huì)導(dǎo)致熒光光譜出現(xiàn)大幅度的紅移。當(dāng)裝載了兩種可以配合形成熒光共振的疏水性熒光染料時(shí),高染料負(fù)載的FRET聚合物納米顆粒不僅表現(xiàn)出熒光共振能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,而且還表現(xiàn)出J-聚集紅移現(xiàn)象 (116 nm) ;谶@一發(fā)現(xiàn),該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的基于J-聚集的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)技術(shù)來研究高染料負(fù)載納米顆粒的釋放動(dòng)力學(xué)。FRET技術(shù)可以用來觀察染料分子距離變遠(yuǎn)從聚合物外殼釋放的過程,同時(shí)J-聚集紅移現(xiàn)象的消失可以用來觀察染料分子聚集形成的納米顆粒溶解為染料分子的過程。
圖2. FRET雙染料裝載的低染料負(fù)載納米顆粒和高染料負(fù)載納米顆粒熒光光譜和熒光照片的比較。高染料負(fù)載的FRET納米顆粒不僅表現(xiàn)出熒光共振能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,而且還表現(xiàn)出J-聚集紅移現(xiàn)象。
利用這種新穎的基于J-聚集的FRET熒光光譜技術(shù)分析發(fā)現(xiàn),高染料負(fù)載納米粒子在細(xì)胞和血清內(nèi)的藥物釋放有獨(dú)特的釋放和分解動(dòng)力學(xué): 染料形成的核心緩慢溶解為染料分子,以及染料分子從聚合物外殼內(nèi)釋放到納米顆粒外部。此外,高載藥納米顆粒在血清中表現(xiàn)出較慢的釋放動(dòng)力學(xué),在細(xì)胞中表現(xiàn)出相對(duì)較快的釋放,顯示出其在藥物傳遞方面的巨大潛力。據(jù)我們所知,這是首個(gè)基于J-聚集的納米顆粒釋放動(dòng)力學(xué)研究方法。
圖3. FRET雙染料裝載的低染料負(fù)載納米顆粒和高染料負(fù)載納米顆粒在細(xì)胞里的釋放過程的比較。I 代表FRET 供體熒光通道, II 代表FRET 受體熒光通道,III 代表J-聚集熒光通道。
以上相關(guān)成果發(fā)表在Angewandte Chemie 上。論文的第一作者為昆士蘭大學(xué)澳大利亞生物技術(shù)與納米研究所劉云博士,共同第一作者為楊光澤博士,通訊作者為趙春霞教授。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008018
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