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介孔二氧化硅纳米颗粒
产品名称:

介孔二氧化硅纳米颗粒

上市日期: 2020-08-03
产品概述



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单分散介孔二氧化硅纳米颗粒


介孔二氧化硅纳米颗粒

介孔二氧化硅纳米颗粒的表征:TEM照片、水动力尺寸与Zeta电位测量


南京东纳生物科技有限公司自主研发的50nm的单分散介孔二氧化硅纳米颗粒,尺寸均一性好,水动力测试平均尺寸为63±1nm,Zeta电位为-37.2±0.3mV,如图7所示。产品在溶液中具有良好的单分散性和稳定性,具有高度有序的介孔结构,良好的化学和热稳定性,以及表面富含大量易于修饰的羟基官能团等特性,被广泛应用于药物载体、生物催化、生物成像与传感器、疾病诊断、以及智能药物释放等生物医学领域。目前东纳生物已经实现2g级生产,并且建立了介孔氧化硅纳米诊疗应用技术平台,欢迎广大科研工作者与企业共同开展合作研究与应用推广。



介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous silicananoparticles, MSNs)如图1所示,具有高度有序的介孔结构较大的比表面积和孔体积,良好的生物相容性和可降解 性,以及表面富含大量易于修饰的羟基官能团等特性,被广泛应用于药物载体、生物催化、生物成像与传感器、疾病诊断、以及智能药物释放等生物医学领域[1]


介孔二氧化硅纳米颗粒


图1 MSNs的主要特征


在过去的这些年里,介孔二氧化硅材料被广泛应用于生物领域中,现今介孔二氧化硅材料已被FDA 批准进入一期临床试验,这意味着 MSNs 的研发与临床应用将会得到飞跃的发展[2]。如今,许多研究工作正致力于开发能够携带和保护并释放治疗分子的新型智能纳米系统,即刺激反应型药物输送系统(DDS)[3]。其中,介孔二氧化硅药物传输系统(MSNP)提供了许多可能性,因其多孔腔结构可用于承载各种生物活性物质,并通过适当的介孔封盖可以阻止其分子过早释放[4]

引入环境敏感性材料改性使其具有特定的刺激响应性是当前研究的热点。环境敏感性材料的特点就是在某些特定的外界刺激条件下,如低pH、较高的还原性等以及对外加的刺激条件如磁场、光照条件刺激下,再被肿瘤细胞摄取后可以发生相应反应,使得纳米载体降解或解离,释放出包载的药物,进行治疗[5] 



01 肿瘤微环境pH敏感控释纳米药物载体
Croissant[6]等人将pH敏感性分子结构中富含羧基的牛血清蛋白(BSA)包被的载药纳米颗粒通过静电作用包裹在表面带正电的介孔二氧化硅上,如图2所示,在低pH时,BSA中羧基解离度降低,氨基质子化增加,与介孔硅表面的静电吸附作用降低,脱离介孔硅表面,释放出介孔中的药物杀死肿瘤细胞。



介孔二氧化硅纳米颗粒

图2 pH响应型介孔二氧化硅纳米药物传递系统


02 肿瘤微环境还原敏感控释纳米药物载体

Xiao[7]等人设计了一种基于GSH响应的介孔硅药物释放体系,如图3所示,其设计原理如下,首先将介孔二氧化硅纳米球进行氨基化处理后修饰上巯基,将巯基改性的阿霉素(DOX)与介孔二氧化硅表面的巯基结合形成二硫键,当纳米药物载体被肿瘤细胞摄取后,肿瘤细胞中高浓度的GSH还原二硫键,二硫键断裂,DOX脱离MSNs表面,该设计实现了DOX的可控性释放及对肿瘤细胞的特异性靶向。

介孔二氧化硅纳米颗粒

图3 氧化还原响应型介孔二氧化硅纳米药物传递系统

 


03 温度敏感控释纳米药物载体
[8]等人利用温敏性材料聚异丙基丙烯酰胺(p(NIPAM))制备了温度响应型介孔二氧化硅载体,如图4所示,在孔隙中修饰上p(NIPAM),并载入抗癌药物,正常组织温度p(NIPAM)胶束呈舒展态,将药物封堵在介孔中,在肿瘤组织的较高温度刺激下p(NIPAM)材料形成的胶束由亲水变为疏水,并发生收缩,使得介孔中药物释放出来。这种基于温度响应型的载药体系,无需外源刺激,免去复杂的外部修饰,可以精准控制药物的释放。

介孔二氧化硅纳米颗粒

图4 温度响应型介孔二氧化硅纳米药物传递系统



04 光控释纳米药物载体

Dai[9]等人设计了一个808nm的近红外光响应双药系统癌症治疗系统。将介孔二氧化硅包覆的由镧系元素组成的可将长波长光转化为短波长光的上转换材料(UCNPs)的表面,并将抗肿瘤药物DOX 装载在介孔中如图5所示。将肿瘤治疗用铂(IV)前药链接在功能化的介孔二氧化硅表面,并连接上金刚烷,金刚烷可以与β-环糊精进行络合,阻断介孔中DOX的漏出。当被808nm的NIR光激发时,UCNPs转换的UV光被用于激活铂(IV)前药以转化成更高毒性的铂(II)配合物并断裂与金刚烷/β-环糊精的链接,释放出介孔二氧化硅中的DOX分子。DOX和铂(II)配合物协同作用杀死癌细胞。


介孔二氧化硅纳米颗粒

图5 近红外光响应型介孔二氧化硅纳米药物传递系统



05 磁靶向联合还原控释纳米诊疗系统

Chen[10]等人利用超顺磁性的Fe3O4为核心和介孔二氧化硅壳作为磁共振造影剂和抗癌药物容器,如图6所示。抗癌药物DOX装载在介孔二氧化硅的介孔中。将肿瘤治疗用铂(IV)前药链接在功能化的介孔二氧化硅表面,并连接上β-环糊精,其与金刚烷-PEG-GRGDS(可以靶向肿瘤表面的多肽)进行络合,阻断介孔中DOX的漏出。当靶向肿瘤表面受体时,纳米粒子被肿瘤细胞內吞,利用肿瘤中还原性物质激活铂(IV)前药以获转化成更高毒性的铂(II)配合物并断裂与β-环糊精的链接,释放出介孔二氧化硅中的DOX分子。DOX和铂(II)配合物协同作用杀死癌细胞。并在磁场的作用下快速富集到肿瘤区提高疗效,还可以作为磁共振造影剂进行肿瘤成像。

介孔二氧化硅纳米颗粒

图6 磁场响应型介孔二氧化硅纳米药物传递系统


参考文献


[1] M.Martinez-Carmona, M. Colilla, M. Vallet-Regi. Smart mesoporous nanomaterialsfor antitumor therapy[J]. Nanomaterials, 2015, 5(4): 1906-1937.

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[3] RosenholmJ M, Meinander A, Peuhu E, et al. Targeting of Porous Hybrid SilicaNanoparticles to Cancer Cells[J]. ACS nano, 2009, 3(1): 197-206.

[4] BrevetD, Gary-Bobo M, Raehm L, et al. Mannose-targeted mesoporous silicananoparticles for photodynamic therapy[J]. Chemical Communications, 2009,12(12):1475-1477.

[5] LaiC H, Lai N C, Chuang Y J, et al. Trivalent galactosyl-functionalized mesoporoussilica nanoparticles as a target-specific delivery system for boron neutroncapture therapy[J]. Nanoscale, 2013, 5(19): 9412-9418.

[6] CroissantJ G, Zhang D, Alsaiari S, et al. Protein-gold clusters-capped mesoporous silicananoparticles for high drug loading, autonomous gemcitabine/doxorubicinco-delivery, and in-vivo tumor imaging[J]. Journal of Controlled Release, 2016,229: 183-191.

[7] XiaoD, Hu J J, Zhu J Y, et al. A redox-responsive mesoporous silica nanoparticlewith a therapeutic peptide shell for tumor targeting synergistic therapy[J].Nanoscale, 2016, 8(37): 16702-16709.

[8] 刘聪颖,胡建华, 杨东,等. 多重响应性介孔二氧化硅纳米微球的制备及载药研究[J].化学学报, 2009, 67(8): 843-849.

[9] DaiY, Bi H, Deng X, et al. 808 nm near-infrared light controlled dual-drug releaseand cancer therapy in vivo by upconversion mesoporous silica nanostructures[J].J. Mater. Chem. B, 2017, 5(11): 2086-2095.

[10] ChenW H, Luo G F, Lei Q, et al. Rational design of multifunctional magneticmesoporous silica nanoparticle for tumor-targeted magnetic resonance imagingand precise therapy[J]. Biomaterials, 2016, 76: 87-101.








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