能穿越血脑屏障、细胞内环境诱导释放药物的多功能纳米运输器件研究

血脑屏障（BBB）是药物进入脑部的最大障碍。研究表明，转铁蛋白受体抗体(TfR)是迄今最有前途的脑转运载体，可将药物转运至脑部。但是，它能辅助进入细胞的蛋白数量及每个抗体上能连接的蛋白数量有限，导致它传递药物的剂量受限。本申请项目拟通过表面功能化在介孔氧化硅颗粒（MSN）表面通过二硫键共价连接TfR,提高MSN的生物相容性和穿越BBB的能力，同时又利用介孔材料大的孔容提高载药率。TfR既是脑靶向试剂，促使MSN载体材料跨越BBB，同时又是门控对孔道口起到封堵作用，防止药物传递中的早期泄漏。当到达特定靶位，细胞内高浓度的还原型谷胱甘肽还原切断二硫键，使TfR从介孔氧化硅上解离，打开孔道口，以释放负载的药物分子，实现药物传递系统（DDS）的靶向运释及细胞内环境诱导的药物可控释放，降低抗癌药物的毒副作用，从而为MSN的生物应用研究和寻求新颖、高效的脑部DDS提供科学素材。

介孔氧化硅纳米颗粒（MSNs）具有有序孔道、生物相容性好，是一类有潜力的药物传递载体材料。但是，其孔道两端是开放的，会导致传递过程中的药物泄露。针对这一问题，我们以二硫键为桥连基团，将叶酸分子修饰在介孔材料的特定位置，叶酸分子的喋啶基团通过氢键作用形成超分子网络结构，构成对细胞内外氧化还原电势应答的门控，既可以阻碍孔道内吸附的药物分子的泄露，又能利用叶酸分子对肿瘤细胞的靶向性，使药物传递系统有效到达特定靶位置，从而减轻或避免药物运输中的泄露。.使用多种不同抗肿瘤药物的联合化疗是肿瘤治疗的重要手段。甲氨蝶呤和巯嘌呤是治疗白血病的核心药物，但在代谢中容易失活。我们设计了同时载带和传输这两种药物的介孔氧化硅传递系统，通过二硫键和酰胺键将这两种药物共价连接在介孔氧化硅上，实现生物响应的联合化疗药物传递系统。细胞凋亡检测结果表明，该药物传递系统可以减少使用的分子药物剂量，促进K562白血病细胞的凋亡，以提高治疗指数。同时，介孔氧化硅对这一组药物具有保护作用，使其避免在血液循环中的代谢失活，提高了药物在体内保持活性的循环时间。.血脑屏障（BBB）是药物进入脑部的最大障碍。转铁蛋白可介导药物转运至脑部。但是，它能辅助进入细胞的药物剂量受限。利用介孔氧化硅的孔道，我们对MCM-41型介孔氧化硅表面进行转铁蛋白的修饰，获得了粒径在200 ~ 300nm、可以在葡萄糖注射液中较好分散的载体材料MSNCyTf 和 MSNCy。小动物活体成像研究表明，经尾静脉注射，1min后MSNCyTf即可穿过BBB，到达脑部，大约30min后该材料在脑部的富集达到最大并逐渐开始减弱。同时，小动物成像结果也提示，未经转铁蛋白修饰的介孔材料体系MSNCy也可以进入小动物脑部。而且，表面有转铁蛋白修饰的介孔材料和未经转铁蛋白修饰的介孔材料进入脑部的时间及在脑部的累积没有明显差异，预示着配体转铁蛋白对介孔氧化硅材料进入脑部的动力学影响较小。小动物组织切片共聚焦激光扫描观察也提示介孔氧化硅材料可以到达脑部。脑部海马区的神经元H&E染色实验结果表明，这两种材料对海马区的神经元细胞有一定的损伤作用。这意味着介孔氧化硅材料用作脑部药物传递的载体可能会带来一定的神经毒性。体外研究表明，这种材料的神经毒性和介孔氧化硅材料引起的细胞氧化应激及氧化损伤有关。表面修饰可以改善这种神经毒性。