介孔二氧化硅纳米颗粒诱导血脑屏障模型渗漏及药物传输与缓释研究

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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种退行性神经系统疾病,严重威胁着人类健康。目前其病因尚不清楚,众说纷纭。接受度较高的一种假说认为淀粉样蛋白β(amyloidβ-protein,Aβ)聚集诱导的神经毒性是AD发病的关键因素之一。大脑中有一种被称为血脑屏障(Blood Brain Barrier,BBB)的特殊结构,对物质的通过具有选择性阻碍作用,仅允许必需的离子、营养物质和激素进入大脑。因此在体外实验发展AD的有效治疗药物时,既要注重其对Aβ毒性的抑制性,又要注重其BBB的通过性。介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)生物相容性好、比表面积大、孔径及粒径可调、形貌可控、结构有序、可通过诱导纳米泄漏(Nano EL)的方式突破血脑屏障,是药物分子通过BBB的良好载体。黄芩素(Baicalein,BAI)是从传统中草药黄芩的干根中提取的类黄酮物质,可以与Aβ分子结合,通过抑制Aβ聚集或解聚Aβ纤维达到神经保护的作用。本文主要评估了MSNs诱导纳米渗漏的效果,并研究MSNs作为药物运输载体吸附及释放BAI的过程。具体工作包括:(1)定量及半定量表征MSNs诱导纳米渗漏的效果。首先参考文献方法合成了粒径为43.0±3.4 nm,孔径为12 nm的MSNs。其次,采用免疫荧光法对0-200μM MSNs诱导的纳米渗漏的效果进行半定量评价。通过观察内皮细胞之间形成孔隙的数量和面积,得出MSNs诱导纳米渗漏的效果随浓度增加逐渐增强的结论;然后通过Western Blot检测表明,MSNs浓度增加会结合更多的钙粘蛋白。最后加入星形胶质细胞构建BBB模型,通过检测FITC-葡聚糖(Fluorescein isothiocyanate–dextran,FITC-dextran)荧光物质的渗透来量化不同浓度MSNs诱导纳米渗漏的效果。结果表明,200μM组的渗透量是阴性对照组的1.49倍。(2)检测BAI对Aβ聚集的抑制作用,并构建BAI@MSNs(负载BAI的MSNs)药物递送系统。首先,检测了Aβ的聚集动力学以及BAI对Aβ聚集的抑制作用。结果表明,当Aβ浓度为20μM时,2倍浓度比(40μM)的BAI是抑制Aβ聚集的最佳浓度。然后对BAI加载到MSNs孔内的过程进行了分子模拟。结果表明,一部分BAI吸附在孔壁上,另一部分在孔道中形成结晶。在释放过程中分为突释、缓释及平衡释放三个阶段,在24 h达到释放平台。本研究证实,粒径为43.0 nm的MSNs可以诱导纳米泄漏,同时,MSNs可以作为药物载体系统,促进药物穿过血脑屏障抑制Aβ聚集,以期达到治疗AD的效果。
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