納米囊泡研究進(jìn)展課件

納米囊泡技術(shù)的發(fā)展及研究

什么是硅質(zhì)體cerasome？liposome”with“ceramics”Cerasome1964年英國人Bangham發(fā)現(xiàn)，電鏡觀察可形成多層囊泡，而且每一層均為脂質(zhì)雙分子層，囊泡中央和各層之間被水相隔開，后來就將這種由磷脂雙分子層組成，內(nèi)部為水相的閉合囊泡稱為脂質(zhì)體(Liposome)，在最初脂質(zhì)體被作為一個模型用于生物膜及膜蛋白的研究。脂質(zhì)體1971年，英國Gregoriadis等人首次提出可以用脂質(zhì)體作為藥物載體。研究中發(fā)現(xiàn)藥物經(jīng)脂質(zhì)體包封后，藥代動力學(xué)發(fā)生了很大的變化，藥物在體內(nèi)的分布發(fā)生了變化，在體內(nèi)的半衰期大大延長了，藥物的毒副作用得到了明顯的改善。從此之后，人們開始應(yīng)用脂質(zhì)體作為藥物載體，包封不同的物質(zhì)來進(jìn)行研究。由于其組成和結(jié)構(gòu)上的特點，脂質(zhì)體用作藥物載體使藥劑學(xué)的研究領(lǐng)域進(jìn)入靶向給藥的新天地。脂質(zhì)體作為抗癌藥物的載體的優(yōu)點(1)保護(hù)所運載藥物，提高藥物的穩(wěn)定性

(2)緩控長效作用;(3)降低藥物毒性作用;(4)改變某種物理因素(例如改變病變部位的溫度等)能明顯改變脂質(zhì)體膜的通透性，促使脂質(zhì)體選擇性的在腫瘤組織中釋放藥物(5)脂質(zhì)體對人體無毒性和免疫抑制作用，可生物降解。普通脂質(zhì)體的缺點(1)具有劑量依賴性藥物動力學(xué)特征(2)體外物理穩(wěn)定性和體內(nèi)化學(xué)穩(wěn)定性較差(3)靜脈給藥后，易被巨噬細(xì)胞吞噬，在體循環(huán)中的半衰期非常短，因而對腫瘤等靶器官的靶向治療作用差。這些缺點在一定程度上都限制了普通脂質(zhì)體作為抗癌藥物載體在腫瘤化療中的應(yīng)用。聚乙二醇化的脂質(zhì)體似乎降低了藥物在腫瘤部位提前釋放所引起的毒性作用，但不幸的是，因為聚乙二醇的存在產(chǎn)生了新的毒害作用。例如，含有聚乙二醇磷脂的脂質(zhì)體導(dǎo)致一般稱為“手足綜合癥”的皮膚毒性（這樣會導(dǎo)致手心和腳底皮疹/潰瘍）聚乙二醇化脂質(zhì)體的另一個缺點是脂質(zhì)體表面存在的大分子(聚乙二醇)可能會減少脂質(zhì)體與細(xì)胞的相互作用，阻礙脂質(zhì)體進(jìn)入腫瘤組織，從而可能減少脂質(zhì)體藥物在腫瘤組織的積累。因此，仍然需要不會導(dǎo)致諸如“手足綜合癥”有害影響的、穩(wěn)定的長循環(huán)脂質(zhì)體。長循環(huán)脂質(zhì)體前體脂質(zhì)體是指將構(gòu)成脂質(zhì)體的膜材、藥物及支撐劑用適當(dāng)方法制成顆粒狀、凍干狀等干燥形式，使用前加水后形成脂質(zhì)體。采用冷凍干燥方法制備前體脂質(zhì)體，能批量生產(chǎn)脂質(zhì)體并長期保存成為商品這種脂質(zhì)體解決了穩(wěn)定性和高溫滅菌等問題，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。前體脂質(zhì)體在抗腫瘤方面將有可能成為化療的重要手段。前體脂質(zhì)體無機(jī)物二氧化硅對脂質(zhì)體的修飾使其具有良好的生物相容性的同時也使其具有較好的生物惰性和形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。自2003年開始，S.Begu等人用DPPC為原料先制備成脂質(zhì)體，再以其作為模板，用TEOS水解，經(jīng)過溶膠-凝膠過程，在脂質(zhì)體外面包覆了一層二氧化硅的殼，這種材料被命名為liposil。粒徑在105nm左右，硅殼厚度為6~9nm之間，如下圖所示。

用無機(jī)物二氧化硅對脂質(zhì)體表面修飾2007年S.Begu等人又用這種脂質(zhì)體外面沉積二氧化硅的方法包裹了5，6-羧基熒光素，在脂質(zhì)體里面摻進(jìn)膽固醇和不摻的進(jìn)行了比較，摻膽固醇的liposil粒徑在80nm；不摻膽固醇的liposil粒徑為84nm，硅殼厚度4nm。常規(guī)的脂質(zhì)體對酸是不穩(wěn)定的，所以他們同時做了在37℃下兩種pH值條件(1.2和7.4)liposil的穩(wěn)定性試驗，實驗證明硅殼對脂質(zhì)體都有保護(hù)作用，摻進(jìn)膽固醇的liposil更穩(wěn)定一些。從電鏡照片中可以看出用這種方法制備的粒子很容易聚集，這個主要是因為TEOS的加入促使脂質(zhì)體聚集用無機(jī)物二氧化硅對脂質(zhì)體表面修飾二氧化硅修飾的脂質(zhì)體反應(yīng)要經(jīng)過兩步才能完成，而且必須掌握好TEOS和磷脂的量才能制備成功而且很容易聚集，所以它的應(yīng)用還是有很多局限性的。但這些研究為liposil作為藥物載體的潛在應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)

用無機(jī)物二氧化硅對脂質(zhì)體表面修飾硅質(zhì)體是由Katagiri等首先提出的英文名為“Cerasome”的類脂質(zhì)體囊泡。硅質(zhì)體的原材料為有機(jī)-無機(jī)復(fù)合脂質(zhì)，（它是由一個分子連接兩個疏水性的碳鏈和一個親水性的有機(jī)硅烷分子組成的新型脂質(zhì)分子）這種分子在水中通過溶膠-凝膠和自組裝過程形成囊泡，囊泡表面覆蓋有納米級厚度的生物相容性好的無機(jī)硅酸鹽殼層，我們把這種囊泡命名為硅質(zhì)體。硅質(zhì)體的研究進(jìn)展終于說到硅質(zhì)體啦?。?999年，Katagiri等首先合成了有機(jī)-無機(jī)復(fù)合脂質(zhì)1(如圖1-11)，并在酸性水溶液中用直接超聲的方法制備了硅質(zhì)體囊泡此圖為

有機(jī)-無機(jī)復(fù)合脂質(zhì)(1和2)的分子結(jié)構(gòu)和硅質(zhì)體形成示意圖渦旋混合制備的硅質(zhì)體1(a,b)和2(c,d)的TEM圖像，其中b、d是超聲后的圖像（3）Katagiri等人又發(fā)展了乙醇注入法制備囊泡，可以在廣泛的pH值范圍內(nèi)制備成功，粒徑在150~300nm之間。實驗結(jié)果表明，在30倍表面活性劑TritonX-100的作用下，硅質(zhì)體不破裂，而常規(guī)脂質(zhì)體在5倍時則完全裂解。隨后他們又用層層自組裝的方法在固體基底上組裝了囊泡，硅質(zhì)體能在固體基底上維持它的脂質(zhì)雙層囊泡結(jié)構(gòu)。硅質(zhì)體是一種新型的脂質(zhì)體，通過在形成脂質(zhì)體的有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)中引入無機(jī)成分，使其在脂質(zhì)體表面生成具有分子厚度的生物相容性好的Si-O-Si網(wǎng)狀物，從而導(dǎo)致其極高的穩(wěn)定性。但是它表面的Si-O-Si網(wǎng)狀物并不能覆蓋脂質(zhì)體的全部外圍，所以用它作為藥物載體來釋放藥物是可能的。2006年MineoHashizume等研究了兩種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合脂質(zhì)和磷脂DPPC混合后的混合囊泡的物理化學(xué)性質(zhì)。研究中用到了以下三種脂質(zhì)：研究中是把1和2或者1和3混合用薄膜水化法制備囊泡，1和2混合(1:2

=7:3，5:5，和3:7)制備的囊泡Dhy220～250nm之間（p.i.0.12～0.18）。1和3混合制備的囊泡粒徑為1.1～1.2μm。為了說明1和2或者1和3兩種脂質(zhì)的可混合性。對制備的囊泡進(jìn)行了表征，說明兩種脂質(zhì)是相分離的，但是他們不是各自形成囊泡結(jié)構(gòu)，而是形成在一個囊泡中形成相分離的結(jié)構(gòu)2012年，Jun-ichiKikuchi等人研究了了硅質(zhì)體的半滲透的性質(zhì)，它能允許親水的分子選擇性的透過跨膜通道而不需要介孔蛋白。并且證明了在囊泡中包封酶的可能性，為有機(jī)-無機(jī)混合囊泡在生物反應(yīng)器上的應(yīng)用提供了能。Molecularweightdependentleakageoftheentrappedmarkerfromorganic–inorganichybridvesicles.(a)LeakagetimecourseofFITC-PEGswithvariousmolecularweightsand(b)MALDI-TOFmassspectrumofPEGs(i)priortotheentrapmentand(ii)aftertheleakage.[1]=33mM,[FITC-PEG]=3mMCLSMimagesofacell-sizedorganic–inorganichybridvesicleaftertheadditionofFITC-PEGs(a)MW=820and(b)MW=5300gmol1.Thevesicularmembranewasstainedwith1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(lissaminerhodamineBsulfonyl),ammoniumsalt(Rh-PE).ThegreenandredsignalscorrespondtothefluorescencefromFITC-PEGandRh-PE,respectively.Bar=10mm,[1]=500mM,at251C.制備硅質(zhì)體的方法乙醇注入法

首先將有機(jī)-無機(jī)復(fù)合脂質(zhì)在pH=3的酸性乙醇溶液中孵育一段時間使其硅烷的頭部水解成羥基，孵育溫度應(yīng)高于硅質(zhì)體的相變溫度。然后室溫下邊超聲邊將水解后溶膠注入到乙醇/水(1:9v/v)，如下圖所示。注入后溶液溫度保持50℃靜置24h。這種方法制備的硅質(zhì)體粒徑在100nm~300nm之間(SEM、TEM)。超聲分散法向裝有有機(jī)-無機(jī)復(fù)合脂質(zhì)的圓底燒瓶中加入鹽酸水溶液，渦旋振蕩器振蕩懸濁液，直到得到分散均一的乳液，這步操作的主要目的是形成大小約為幾百納米的多室囊泡。在高于23℃(多室囊泡的相變溫度是23℃)的條件下用探頭式超聲儀脈沖式超聲處理所得的乳液，控制懸液的溫度低于70℃以防止溶劑蒸發(fā)。濾膜過濾除去灰塵和超聲探頭上掉落下來的金屬雜質(zhì)。室溫放置過夜以使硅質(zhì)體頭部的乙氧基水解，脫水縮合形成Si-O-Si網(wǎng)格

生物相容性是指材料與生物體之間相互作用后產(chǎn)生的各種生物、物理、化學(xué)等反應(yīng)的一種概念。一般地講，就是材料植入人體后與人體相容程度，也就是說是否會對人體組織造成毒害作用相分離：由于某一環(huán)境條件變化在相與相之間出現(xiàn)分離的不穩(wěn)定傾向。溶膠-凝膠法就是用含高化學(xué)活性組