纳米囊泡研究进展课件

纳米囊泡技术的发展及研究

什么是硅质体cerasome？liposome”with“ceramics”Cerasome1964年英国人Bangham发现，电镜观察可形成多层囊泡，而且每一层均为脂质双分子层，囊泡中央和各层之间被水相隔开，后来就将这种由磷脂双分子层组成，内部为水相的闭合囊泡称为脂质体(Liposome)，在最初脂质体被作为一个模型用于生物膜及膜蛋白的研究。脂质体脂质体作为抗癌药物的载体的优点(1)保护所运载药物，提高药物的稳定性

(2)缓控长效作用;(3)降低药物毒性作用;(4)改变某种物理因素(例如改变病变部位的温度等)能明显改变脂质体膜的通透性，促使脂质体选择性的在肿瘤组织中释放药物(5)脂质体对人体无毒性和免疫抑制作用，可生物降解。普通脂质体的缺点(1)具有剂量依赖性药物动力学特征(2)体外物理稳定性和体内化学稳定性较差(3)静脉给药后，易被巨噬细胞吞噬，在体循环中的半衰期非常短，因而对肿瘤等靶器官的靶向治疗作用差。这些缺点在一定程度上都限制了普通脂质体作为抗癌药物载体在肿瘤化疗中的应用。天然磷脂制备的脂质体在贮放中易呈现物理的或化学的不稳定性，产生聚集、氧化、药物泄漏等现象，其主要原因是磷脂中的主要成分磷脂酰胆碱结构上的酯键和不饱和酰基易发生水解反应或氧化反应。聚乙二醇化的脂质体似乎降低了药物在肿瘤部位提前释放所引起的毒性作用，但不幸的是，因为聚乙二醇的存在产生了新的毒害作用。例如，含有聚乙二醇磷脂的脂质体导致一般称为“手足综合症”的皮肤毒性（这样会导致手心和脚底皮疹/溃疡）聚乙二醇化脂质体的另一个缺点是脂质体表面存在的大分子(聚乙二醇)可能会减少脂质体与细胞的相互作用，阻碍脂质体进入肿瘤组织，从而可能减少脂质体药物在肿瘤组织的积累。因此，仍然需要不会导致诸如“手足综合症”有害影响的、稳定的长循环脂质体。长循环脂质体前体脂质体是指将构成脂质体的膜材、药物及支撑剂用适当方法制成颗粒状、冻干状等干燥形式，使用前加水后形成脂质体。采用冷冻干燥方法制备前体脂质体，能批量生产脂质体并长期保存成为商品这种脂质体解决了稳定性和高温灭菌等问题，为工业化生产奠定基础。前体脂质体在抗肿瘤方面将有可能成为化疗的重要手段。前体脂质体无机物二氧化硅对脂质体的修饰使其具有良好的生物相容性的同时也使其具有较好的生物惰性和形态结构稳定性。自2003年开始，S.Begu等人用DPPC为原料先制备成脂质体，再以其作为模板，用TEOS水解，经过溶胶-凝胶过程，在脂质体外面包覆了一层二氧化硅的壳，这种材料被命名为liposil。粒径在105nm左右，硅壳厚度为6~9nm之间，如下图所示。

用无机物二氧化硅对脂质体表面修饰二氧化硅修饰的脂质体反应要经过两步才能完成，而且必须掌握好TEOS和磷脂的量才能制备成功而且很容易聚集，所以它的应用还是有很多局限性的。但这些研究为liposil作为药物载体的潜在应用奠定了基础

用无机物二氧化硅对脂质体表面修饰硅质体是由Katagiri等首先提出的英文名为“Cerasome”的类脂质体囊泡。硅质体的原材料为有机-无机复合脂质，（它是由一个分子连接两个疏水性的碳链和一个亲水性的有机硅烷分子组成的新型脂质分子）这种分子在水中通过溶胶-凝胶和自组装过程形成囊泡，囊泡表面覆盖有纳米级厚度的生物相容性好的无机硅酸盐壳层，我们把这种囊泡命名为硅质体。硅质体的研究进展终于说到硅质体啦！！1999年，Katagiri等首先合成了有机-无机复合脂质1(如图1-11)，并在酸性水溶液中用直接超声的方法制备了硅质体囊泡此图为

有机-无机复合脂质(1和2)的分子结构和硅质体形成示意图Katagiri等人又发展了乙醇注入法制备囊泡，可以在广泛的pH值范围内制备成功，粒径在150~300nm之间。实验结果表明，在30倍表面活性剂TritonX-100的作用下，硅质体不破裂，而常规脂质体在5倍时则完全裂解。随后他们又用层层自组装的方法在固体基底上组装了囊泡，硅质体能在固体基底上维持它的脂质双层囊泡结构。硅质体是一种新型的脂质体，通过在形成脂质体的有机化合物结构中引入无机成分，使其在脂质体表面生成具有分子厚度的生物相容性好的Si-O-Si网状物，从而导致其极高的稳定性。但是它表面的Si-O-Si网状物并不能覆盖脂质体的全部外围，所以用它作为药物载体来释放药物是可能的。2006年MineoHashizume等研究了两种有机-无机复合脂质和磷脂DPPC混合后的混合囊泡的物理化学性质。研究中用到了以下三种脂质：研究中是把1和2或者1和3混合用薄膜水化法制备囊泡，1和2混合(1:2

=7:3，5:5，和3:7)制备的囊泡Dhy220～250nm之间（p.i.0.12～0.18）。1和3混合制备的囊泡粒径为1.1～1.2μm。为了说明1和2或者1和3两种脂质的可混合性。对制备的囊泡进行了表征，说明两种脂质是相分离的，但是他们不是各自形成囊泡结构，而是形成在一个囊泡中形成相分离的结构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.制备硅质体的方法乙醇注入法

首先将有机-无机复合脂质在pH=3的酸性乙醇溶液中孵育一段时间使其硅烷的头部水解成羟基，孵育温度应高于硅质体的相变温度。然后室温下边超声边将水解后溶胶注入到乙醇/水(1:9v/v)，如下图所示。注入后溶液温度保持50℃静置24h。这种方法制备的硅质体粒径在100nm~300nm之间(SEM、TEM)。生物相容性是指材料与生物体之间相互作用后产生的各种生物、物理、化学等反应的一种概念。一般地讲，就是材料植入人体后与人体相容程度，也就是说是否会对人体组织造成毒害作用相分离：由于某一环境条件变化在相与相之间出现分离的不稳定倾向。溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在