pH响应型磁性纳米复合材料的合成及其载药性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.230359

摘要/Abstract

摘要：

采用改进的St?ber法制备了介孔硅包覆的磁性纳米材料，然后通过枝接的方法对材料表面进行了氨基化处理（NH₂-MMNPs）。利用安全无毒的氧化普鲁兰作为门控材料，通过纳米材料表面的氨基与氧化普鲁兰的醛基之间形成的对酸敏感的亚胺键构建门控开关，并将负载的盐酸阿霉素封装，形成了智能给药系统（oMMNPs/DOX）。通过透射电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、比表面积测试仪、X射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强仪等技术手段对复合材料的结构、性能和形貌进行了表征。结果显示，复合材料具有良好的形貌、单分散性以及超顺磁性。载药和释药实验表明，NH₂-MMNPs对阿霉素的载药率为51.65%； oMMNPs/DOX在药物释放过程中表现出pH响应性和药物缓释性。细胞毒性和荧光成像实验结果显示，复合材料具有良好的生物兼容性，能够成功地载药并被细胞摄取。

关键词: 氧化普鲁兰, 磁性纳米粒子, 介孔硅, pH响应, 阿霉素

Abstract:

Mesoporous silica-coated magnetic nanoparticles were prepared using a modified St?ber method， followed by amino-functionalization treatment on the material surface through grafting to form NH₂-MMNPs. A safe and non-toxic oxidized pullulan was used as the gated material， forming a pH-responsive imine bond between the amino groups on the surface of the nanomaterial and the aldehyde groups of oxidized pullulan， thus creating a gated switch. The loaded doxorubicin hydrochloride was encapsulated to form the intelligent drug delivery system （oMMNPs/DOX）. The structure， properties， and morphology of the composite material were characterized by transmission electron microscopy （TEM）， X-ray diffraction spectroscopy （XRD）， fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR）， nitrogen adsorption desorption （BET） and vibrating sample magnetometry （VSM）. The results showed that the composite material had good morphology， monodispersity， and superparamagnetism. Drug loading and release experiments indicated a drug loading capacity of 51.65% for NH₂-MMNPs； oMMNPs/DOX exhibited pH-responsive drug release behavior and sustained drug release during the release process. Cytotoxicity and fluorescence imaging experiments demonstrated that the composite material had good biocompatibility， successfully loaded drugs， and were uptaken by cells.

Key words: Pullulan oxide, Magnetic nanoparticles, Mesoporous silica, pH response, Doxorubicin

中图分类号:

O651

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图/表 8

图1 pH响应型磁性纳米复合材料的合成路线及其药物释放示意图

Fig.1 Synthesis route and drug release schematic diagram of pH-responsive magnetic nanocomposite

图2 （A） NH2-MMNPs的透射电子显微镜图；（B、C） oMMNPs/DOX的透射电子显微镜图；（D） MNPs和NH2-MMNPs的粒径分布图

Fig.2 （A） TEM images of the NH2-MMNPs；（B， C） TEM images of the oMMNPs/DOX；（D） Size distributions of MNPs and NH2-MMNPs

图3 （A） PL、oxPL的红外图谱；（B） MNPs、NH2-MMNPs、oMMNPs和oxPL的红外光谱

Fig.3 （A） FT-IR spectra of PL and oxPL；（B） FT-IR spectra of MNPs， NH2-MMNPs， oMMNPs and oxPL

图4 NH2-MMNPs 的（A）N2 吸附-脱附曲线和（B）孔径分布曲线； MNPs、NH2-MMNPs、oMMNPs/DOX的（C）XRD衍射图和（D）磁滞回线图

Fig.4 Nitrogen adsorption-desorption isotherm（A） and pore size distribution （B） curves of NH2-MMNPs； X-ray diffraction patterns （C） and magnetization curves （D） of MNPs， NH2-MMNPs and oMMNPs/DOX

图5 （A） DOX标准曲线；（B） NH2-MMNPs对DOX的等温吸附曲线（25 ℃）

Fig.5 （A） Standard curve of DOX；（B） Isothermal adsorption curve of NH2-MMNPs for DOX （25 ℃）

图6 不同pH值条件下oMMNPs/DOX的DOX释放曲线图

Fig.6 Release curves of oMMNPs/DOX in different pH conditions

图7 （A） oMMNPs、（B） oMMNPs/DOX和（C）游离DOX对HepG2细胞和HCT116细胞的存活率

Fig.7 Cell viabilities of HepG2 and HCT116 cells incubated with varied concentrations of oMMNPs （A）， oMMNPs/DOX （B） and free DOX （C）

图8 HCT116细胞经oMMNPs/DOX处理后的荧光倒置显微镜图像（比例尺： 100 μm）

Fig.8 Fluorescent inverted microscope images of HCT116 cells treated with oMMNPs/DOX （scale bar： 100 μm）

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