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《Small》:高载药量二维超薄层状双金属氢氧化物用于癌症治疗!

 材料科学网 2022-06-20 发表于江西

编辑推荐:本文构建一种可提供大量用于载药的药物锚定点的超薄二维片状双金属氢氧化物(LDH),与基于多层LDH的载药系统相比,该超高载药系统具有更高的细胞摄取率、血液循环时间长,表现出出色的治疗效果。


基于纳米颗粒的药物递送已经用于提高治疗效果,同时降低治疗剂的全身毒性,具有巨大的临床应用前景。其中,载药能力(载药与药物载体的质量比)是衡量药物递送纳米颗粒设计的重要参数。研究表明:与低载药量的纳米颗粒相比,具有高载药量的纳米颗粒由于细胞内化的纳米颗粒数量有限,具有更好的治疗效果和生物安全性。

LDH纳米颗粒是一大类二维层状粘土纳米颗粒,具有优异的生物安全性、独特的结构特征,已广泛用于各种生物医学应用。然而,进行插层药物负载时,载药量受有限的层间距(≈2 nm)和层间的高电荷强度限制。另一方面,由于 LDH 具有非常高的电荷密度,少层和单层 LDH 纳米片的合成需要克服强的层间静电相互作用,具有一定的挑战性。

近日,新南威尔士大学通过聚合物辅助合成方法自下而上的构建出少层和单层P-LDH纳米片进而达到了暴露最大药物锚定位点从而增加载药能力的目的。相关论文以题为“Two-Dimensional Ultra-Thin Nanosheets with Extraordinarily High Drug Loading and Long Blood Circulation for Cancer Therapy”于202256日发表在Small

论文链接:
/doi/10.1002/smll.202200299


研究采用聚((低聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯)-嵌段-聚(单丙烯酰氧基乙基磷酸酯)(POEGA- b -PMAEP)作为层生长抑制剂和胶体稳定剂,在实验过程中,LDH种子/核形成后,添加带负电荷的POEGA-b-PMAEP终止成核并促进沿ab平面生长,老化后可以得到一种超薄的 P-LDH 纳米片(如图1所示)。纳米片中存在的POEGA-b-PMAEP不仅起到层生长抑制剂的作用,还有助于维持生理环境模拟溶液中的胶体稳定性,最大限度地提高 LDH 的载药(一线化疗药物阿霉素(DOX)作为模型药物)潜力。

1. 基于P-LDH纳米片的超高给药系统示意图:(a) P-LDH-DOX的合成路线。(b) P-LDH 纳米片对 DOX 的长血液循环、细胞内递送和 pH 响应释放。

2. LDHP-LDH的理化特性

P-LDH纳米片的药物负载能力可以高达734%,远大于传统的多层LDH纳米颗粒(133%)。P-LDH的这种超高药物负载能力可归因于:1)超薄纳米结构为DOX附着提供大量锚点;2)聚合物分子在P-LDH纳米片表面共轭,为DOX提供更多的额外庇护空间,以及纳米片的高表面粗糙度;3DOX与纳米片之间通过静电吸引和配位键合的强相互作用。

3. P-LDH-DOX LDH-DOX 的结构、载药和可生物降解特性

4. 体外细胞活力和细胞摄取评估

5. 4T1 肿瘤模型中的抗肿瘤功效:(a) 4T1 肿瘤建立、给药方式和不同时间线后治疗的符号说明。

总的来说,这项研究提出了一种用于安全有效的癌症治疗的超高药物负荷系统。药物分子在肿瘤微环境和内体酸度触发下,以持续的方式从P-LDH纳米载体中释放,使用乳腺癌4T1细胞和动物模型进行的体外和体内评估结果显示:P-LDH-DOX显示出优异的抗肿瘤作用,延长血液循环并改善了生物安全性。这项有前途的药物递送技术如果推广,将十分有利于抗肿瘤治疗。(文:crazy材料)

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