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红细胞膜包裹上转换纳米粒的成功制备及靶向4T1乳腺癌多模态显像

时间:2019-06-28

上转换纳米粒(UCNPs)已被广泛应用于肿瘤显像、药物吧先研究及其他生物医药领域。然而,较短的血浆清除时间和纳米粒的免疫原性限制了它们进一步的体内应用。作为一种更安全和生物相容性更好的载体,天然细胞膜成为研究热点。学者将叶酸(FA)插入红细胞(RBC)膜包裹的上转换纳米粒(FA-RBC-UCNPs),以增强纳米粒的生物相容性和肿瘤靶向能力,从而达到4T1乳腺癌多模态靶向显像的目的。通过低渗处理和后续挤压制备RBC囊泡,将UCNPs包裹入RBC囊泡,通过脂质体挤出器的400-nm多孔性聚碳酸酯膜反复挤压该复合物。检测 RBC-UCNPs的物理性能、光学性能和蛋白质成分。将1, 2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺-N-[叶酸(聚乙醇)-2000](DSPE-PEG-FA)与空 RBCm一起培养,形成DSPE-PEG修饰的RBC膜。FA-PEG-DSPE-RBCm被构建入囊泡,然后包裹UCNPs(FA-RBC-UCNPs) 。用CCK-8 方法评价细胞毒性。将UCNPs, RBC-UCNPs 和 FA-RBC-UCNPs 注入4T1肿瘤荷瘤鼠,于不同时间点进行MRI荷上转换发光(UCL)成像。将DSPE-PEG-N3 插入RBCm。将N3(FA)-RBC-UCNPs和 N3-RBC-UCNPs提前36 h静脉注入4T1荷瘤鼠进行预定位,制备好Al18F-NETA-L-DBCO后,将其注入进行体内“点击化学”检测。注射Al18F-NETA-L-DBCO后0.5, 1 和2h进行Micro PET显像和生物分布研究。进行为期30 d的系统毒性评价。结果:包裹RBC膜后,UCNPs的流体动力学直径从73.5 nm 增至187.8 nm。SDS-PAGE蛋白分析显示,RBC-UCNP的主要蛋白条带和天然的RBC溶解产物一致。UV吸收光检测证实RBC-UCNPs较UCNPs具备了额外的吸收特性(近400 nm处)。UCL发射光谱显示,经RBC囊泡包裹后UCNP的荧光特性仍保留。CCK-8检测示,UCNPs, RBC-UCNPs或FA-RBC-UCNPs对癌细胞没有明显的细胞毒性。MRI和UCL 成像示,FA-RBC-UCNPs 组4T1 荷瘤鼠的肿瘤摄取最高,肝和脾的荧光信号较RBC-UCNPs 和UCNPs组低。PET 显像示, N3(FA)-RBC-UCNPs组较 N3-RBC-UCNPs 组在多个时间点肿瘤摄取高。然而,对照组,即仅注射Al18F-NETA-L-DBCO 而无预定位组, 在整个显像过程中肿瘤位置均无明显摄取。在全部3组中,肝和脾未显影 ,但部分小肠出现显像剂聚集。无死亡或有意义的体质量改变。血生化、B血常规和组织学检查均表明RBC-UCNPs 生物相容性良好。结论:成功构建了无明显细胞毒性和生物学毒性的RBC-UCNPs,插入DSPE-PEG-FA 使得体内肿瘤靶向多模态显像能力增强。结合短半衰期核素和仿生纳米粒,可通过预靶向方法成功探测额4T1肿瘤,是生物医药应用领域的有前景的方法。


原文题目:Preparation of Red Blood Cell Membrane-Coated Upconversion Nanoparticles and The Targeting Multimodality Imaging on 4T1 Breast Cancer

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红细胞膜包裹上转换纳米粒的成功制备及靶向4T1乳腺癌多模态显像

发布时间:2019-06-28

上转换纳米粒(UCNPs)已被广泛应用于肿瘤显像、药物吧先研究及其他生物医药领域。然而,较短的血浆清除时间和纳米粒的免疫原性限制了它们进一步的体内应用。作为一种更安全和生物相容性更好的载体,天然细胞膜成为研究热点。学者将叶酸(FA)插入红细胞(RBC)膜包裹的上转换纳米粒(FA-RBC-UCNPs),以增强纳米粒的生物相容性和肿瘤靶向能力,从而达到4T1乳腺癌多模态靶向显像的目的。通过低渗处理和后续挤压制备RBC囊泡,将UCNPs包裹入RBC囊泡,通过脂质体挤出器的400-nm多孔性聚碳酸酯膜反复挤压该复合物。检测 RBC-UCNPs的物理性能、光学性能和蛋白质成分。将1, 2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺-N-[叶酸(聚乙醇)-2000](DSPE-PEG-FA)与空 RBCm一起培养,形成DSPE-PEG修饰的RBC膜。FA-PEG-DSPE-RBCm被构建入囊泡,然后包裹UCNPs(FA-RBC-UCNPs) 。用CCK-8 方法评价细胞毒性。将UCNPs, RBC-UCNPs 和 FA-RBC-UCNPs 注入4T1肿瘤荷瘤鼠,于不同时间点进行MRI荷上转换发光(UCL)成像。将DSPE-PEG-N3 插入RBCm。将N3(FA)-RBC-UCNPs和 N3-RBC-UCNPs提前36 h静脉注入4T1荷瘤鼠进行预定位,制备好Al18F-NETA-L-DBCO后,将其注入进行体内“点击化学”检测。注射Al18F-NETA-L-DBCO后0.5, 1 和2h进行Micro PET显像和生物分布研究。进行为期30 d的系统毒性评价。结果:包裹RBC膜后,UCNPs的流体动力学直径从73.5 nm 增至187.8 nm。SDS-PAGE蛋白分析显示,RBC-UCNP的主要蛋白条带和天然的RBC溶解产物一致。UV吸收光检测证实RBC-UCNPs较UCNPs具备了额外的吸收特性(近400 nm处)。UCL发射光谱显示,经RBC囊泡包裹后UCNP的荧光特性仍保留。CCK-8检测示,UCNPs, RBC-UCNPs或FA-RBC-UCNPs对癌细胞没有明显的细胞毒性。MRI和UCL 成像示,FA-RBC-UCNPs 组4T1 荷瘤鼠的肿瘤摄取最高,肝和脾的荧光信号较RBC-UCNPs 和UCNPs组低。PET 显像示, N3(FA)-RBC-UCNPs组较 N3-RBC-UCNPs 组在多个时间点肿瘤摄取高。然而,对照组,即仅注射Al18F-NETA-L-DBCO 而无预定位组, 在整个显像过程中肿瘤位置均无明显摄取。在全部3组中,肝和脾未显影 ,但部分小肠出现显像剂聚集。无死亡或有意义的体质量改变。血生化、B血常规和组织学检查均表明RBC-UCNPs 生物相容性良好。结论:成功构建了无明显细胞毒性和生物学毒性的RBC-UCNPs,插入DSPE-PEG-FA 使得体内肿瘤靶向多模态显像能力增强。结合短半衰期核素和仿生纳米粒,可通过预靶向方法成功探测额4T1肿瘤,是生物医药应用领域的有前景的方法。


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