表面修饰对纳米聚合物药物载体细胞毒性影响研究

纳米聚合物药物载体正得到日益广泛应用，关于其在人体内是否会产生特殊生物毒性目前存在很大的争议；各种不同表面修饰的纳米聚合物药物载体不断涌现，但表面修饰与其毒性的关系目前尚不明确，无法在毒性方面指导其合成与应用。本项目拟以纳米聚合物药物载体中的树枝状聚合物- - 聚酰胺基胺（PAMAM）为典型代表，系统研究各种不同表面修饰的纳米聚合物药物载体与人体内物质的相互作用，并进行体外细胞实验，探讨纳米聚合物药物载体的毒性效应以及表面修饰对毒性的影响。本项目将纳米聚合物药物载体与人体内物质的相互作用和体外毒性评价有机地结合起来，以更真实的反映纳米药物载体的安全性;系统探讨纳米药物载体表面修饰与细胞毒性的关系，可为纳米药物载体表面修饰对其毒性的影响提供资料，可为如何减弱或消除纳米药物载体的毒性提供参考，不仅具有重要的学术价值，且具有重要的现实意义。

本项目主要进行了以下3个方面的研究：1．采用传统的MTT实验与基于气质联用（GC-MS）的代谢组学技术系统研究不同表面修饰的纳米聚合物药物载体PAMAM与生物体的相互作用，建立评价纳米聚合物药物载体毒性与其表面修饰的关系模型，并从分子水平探索它们细胞毒性机制。MTT实验结果表明，PAMAM的毒性呈剂量、代数依赖性，剂量和代数越高，毒性越强。不同表面修饰的PAMAM毒性强弱顺序为氨基末端修饰>酯基和羟基末端修饰>羧基及羧酸钠末端修饰。代谢组学结果显示PAMAM可引起细胞内代谢物显著性变化，不同表面修饰的PAMAM均引起了能量代谢、糖代谢、脂质代谢和氨基酸代谢的变化。粒径与表面电性是引起不同表面修饰PAMAM产生毒性差异的重要理化因素，PAMAM主要通过干扰能量代谢、糖代谢、脂质代谢和氨基酸代谢产生细胞毒性。2．采用传统的生化实验MTT，活性氧（ROS），凋亡（Apotosis）实验及基于GC-MS的代谢组学技术探讨PAMAM与环境共存污染物CdCl2的联合毒性效应及毒性机制。实验结果显示5.0G PAMAM，CdCl2及联合物的毒性机制主要可能是通过诱导ROS的产生，引起氧化损伤进而引发毒性作用。3. 探讨ZnO NP与CdCl2的联合毒性作用。结果显示ZnO NPs对CdCl2有明显的吸附作用，影响颗粒的表面性质；ZnO NPs可与细胞表面发生相互作用，并在体内蓄积，诱导凋亡连锁反应；ZnO NPs与CdCl2的单独与联合作用均可诱导HepG2细胞活性抑制、氧化应激、DNA损伤及细胞凋亡，析因设计结果表明两者的毒性作用存在协同作用。