亞細(xì)胞水平靶向的納米材料的設(shè)計、制備與應(yīng)用.pdf

1、納米材料與細(xì)胞的相互作用是納米醫(yī)學(xué)的重要問題，研究納米材料在亞細(xì)胞水平上的分布對于理解納米材料與細(xì)胞的相互作用以及納米材料的臨床應(yīng)用具有重要的推動作用。納米材料的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)（如尺寸、形狀和柔性等）與表面性質(zhì)（如荷電性和親疏水性等）等是影響納米材料在亞細(xì)胞水平上分布的主要因素。具體來講，通過調(diào)節(jié)納米材料的結(jié)構(gòu)或表面性質(zhì)等參數(shù)，可以有效調(diào)控納米材料與細(xì)胞膜的相互作用、納米材料的細(xì)胞內(nèi)吞途徑、納米材料的細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運以及納米材料與細(xì)胞器（或亞

2、細(xì)胞水平上生物分子）的相互作用。本論文首先總結(jié)了納米材料與細(xì)胞相互作用的影響因素（偏細(xì)胞膜），然后列舉了亞細(xì)胞水平靶向的納米材料的制備策略和最新研究進(jìn)展，最后分別闡述了具有細(xì)胞核和溶酶體靶向功能納米材料的設(shè)計策略與制備方法，并對兩類納米材料的生物活性和應(yīng)用進(jìn)行了研究。主要包括以下兩個部分:
　　1.低pH下解離的寡聚賴氨酸/銥(Ⅲ)復(fù)合物納米粒子的細(xì)胞核靶向
　　設(shè)計并合成了一種寡聚賴氨酸/銥(Ⅲ)的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)該

3、復(fù)合物在中性水中可形成一種動力學(xué)控制的大尺寸的納米組裝體(LINP，約128 nm)。在酸性pH下(pH4.0-6.0)，LINP解離成為小尺寸的納米粒子（約28 nm）。當(dāng)LINP與HeLa細(xì)胞共培養(yǎng)時，LINP能夠迅速被HeLa細(xì)胞攝取，并在細(xì)胞內(nèi)的酸性環(huán)境中（如內(nèi)涵體和溶酶體等）解離成為小尺寸的納米粒子。小納米粒子可有效逃脫細(xì)胞內(nèi)吞途徑而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。在表面寡聚賴氨酸的介導(dǎo)下，細(xì)胞質(zhì)中的小納米粒子經(jīng)由細(xì)胞核孔復(fù)合物進(jìn)入并特異性地在

4、細(xì)胞核內(nèi)聚積。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞核內(nèi)的DNA可通過靜電引力與小粒子相互作用，促使小粒子在細(xì)胞核內(nèi)釋放具有高細(xì)胞毒性的銥的復(fù)合物。毒理研究表明，LINP可有效引起癌細(xì)胞的凋亡，凋亡過程依賴于Caspase-3途徑。
　　2.熒光素-寡聚4-乙烯基苯基磷酸/金納米探針的溶酶體特異性標(biāo)記以及在細(xì)胞外酸化誘導(dǎo)的溶酶體細(xì)胞內(nèi)遷移方面的應(yīng)用研究
　　設(shè)計并合成了具有酯酶響應(yīng)性和細(xì)胞膜表面清道夫受體可識別的陰離子型熒光素-寡聚4乙烯基

5、苯基磷酸分子，將該分子修飾在16-nm金球的表面，制備得到納米探針(Au@OVP-Fluo)。由于中心金納米粒子對殼層熒光素的淬滅，Au@OVP-Fluo不發(fā)射熒光;然而，當(dāng)環(huán)境中存在酯酶時，酯酶將水解釋放殼層的熒光素，從而消除了中心金納米粒子對熒光素的熒光淬滅，導(dǎo)致納米探針的熒光呈現(xiàn)顯著的增強(qiáng)。當(dāng)與DU145細(xì)胞共培養(yǎng)時，Au@OVP-Fluo被細(xì)胞表面清道夫受體識別，經(jīng)由質(zhì)膜微囊/肌動蛋白微絲途徑進(jìn)入細(xì)胞并顯著蓄積在溶酶體中。由于溶

6、酶體是整個內(nèi)吞途徑中唯一含有多種水解酶的場所，位于溶酶體內(nèi)的Au@OVP-Fluo發(fā)射較強(qiáng)的熒光，從而特異性地標(biāo)記出了細(xì)胞內(nèi)的溶酶體。Au@OVP-Fluo是第一個基于納米粒子和溶酶體水解酶響應(yīng)的活細(xì)胞溶酶體特異性探針。
　　進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，對于多種類型的癌細(xì)胞(DU145、MCF-7和HeLa)而言，當(dāng)細(xì)胞外環(huán)境為中性時(e.g.，pH7.34)，細(xì)胞內(nèi)的溶酶體均分布在細(xì)胞核附近區(qū)域，且分布較為集中。然而，當(dāng)細(xì)胞外環(huán)境pH降低