靶向前列腺癌的载siRNA功能化磁性纳米粒子的制备、表征和体外评估

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不同类型的siRNA载体,如纳米微球,被广泛制备并应用于前列腺癌基因治疗。然而,这些纳米材料在其相容性和实用性方面具有若干限制。目前面临的最大问题就是阳离子聚合物的细胞毒性。因此,本研究将阳离子聚合物与各种生物相容性材料复合以解决该问题,提高它们对细胞和组织的相容性。本研究制备了磁性纳米颗粒并与阳离子聚合物聚乙烯亚胺(PEI)偶联,然后将聚乙二醇(PEG)与PEI结合以赋予纳米颗粒生物相容性。siRNA的磷酸基团和PEI的氨基基团通过静电吸附将ADAM10siRNA结合到纳米颗粒上。TEM分析证实该磁性纳米颗粒具有良好的分散性和均一性,TEM结果显示颗粒直径为15.82(±9.07)nm,而DLS测得的颗粒直径为79.20(±0.68)nm。纳米粒子涂层为PEI时,Zeta电位为+31mV,而涂层为PEG时,电位降低至约+5.65(±0.76)mV。傅立叶变换红外(FTIR)光谱和1H NMR的化学分析证实了PEG和PEI的存在。热重分析(TGA)分析显示磁性纳米颗粒的涂层聚合物大约占6.4%。使用小鼠成纤维细胞(NIH3T3)和前列腺癌(PC3)细胞进行细胞实验,细胞活力测试显示PEG-PEI-Fe3O4纳米颗粒的生物相容性比PEI-Fe3O4纳米颗粒好。
  PEI涂覆的纳米颗粒在25ug/mL浓度下对NIH3T3细胞具有细胞毒性,但与PEG结合后细胞毒性显著降低。通过琼脂糖凝胶电泳测定PEG-PEI-Fe3O4纳米颗粒中的siRNA含量。在0.8mg/mL纳米颗粒和5nM siRNA时观察到最高结合效率,然后随着siRNA浓度越高,条带强度降低,表明结合效率降低。将ADAM10siRNA-PEG-PEI-Fe3O4纳米颗粒递送至PC3细胞以观察ADAM10siRNA对细胞的影响。结果清楚地表明随着siRNA浓度的增加细胞活力显著降低,当siRNA浓度从1nM升至10nM,72h后细胞存活率从70%降至56%,120h后细胞存活率从46%降至26%。在72小时后,ADAM10siRNA的抑制浓度(IC50)值在72h时为15.83nM,在120h后降低至2.219nM。共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)用于确认纳米颗粒的内化,使用荧光染料来观察纳米颗粒和细胞核。
  此外,还使用金涂覆磁性纳米颗粒。通过柠檬酸盐还原氯化金(HAuCl4),在PEI壳周围进行金涂覆,最终在磁性纳米颗粒表面附着金涂层。然后用透明质酸(HA)包裹纳米颗粒形成保护性涂层,赋予其生物相容性以及靶向性。HA还可以有效地用作CD44表面受体的配体,该受体前列腺癌的实体瘤中过表达。在HA-PEI-Au/Fe纳米颗粒中载入ADMA10siRNA以靶向PC3细胞。
  随着氯化金溶液(HAuCl4)的浓度从1mM增加至1.5mM,SPR峰也从515-535nm移至548-555nm。当浓度高于2mM时,由于粒径较大和颗粒聚集,峰变宽。吸收峰随纳米颗粒形态和表面涂层而变化。PEI涂覆的Au/Fe纳米颗粒显示SPR峰539-556nm处,而HA-PEI-Au/Fe纳米颗粒在551-572nm处。在641和704hv处的峰表明在Au/Fe纳米颗粒中存在Fe,在Au纳米颗粒中不存在。观察到金纳米颗粒和PEI-Au纳米颗粒的DLS尺寸为15.77nm(PDI0.541)和113.9nm(PDI0.10)。XRD图像证实了金的峰在38.24,44.62,64.75和77.68。PEI-Au/Fe和HA-PEI-Au/Fe纳米颗粒的细胞活性实验结果证明HA涂覆的纳米颗粒与非涂覆的纳米颗粒相比具有良好生物相容性。即使在高浓度的100μg/mL HA-PEI-Au/Fe纳米颗粒中,细胞存活率大于80%,而对于PEI-Au/Fe纳米颗粒,在50ug/mL时小于80%。ADAM10siRNA-HA-PEI-Au/Fe的细胞毒性远大于对照,并且随着siRNA浓度的增加而增加。
  本研究成功的用PEG以及HA将磁性纳米颗粒功能化,用于siRNA向前列腺癌细胞的传递。这类运载工具的开发有望用于实体肿瘤的治疗和诊断。
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