近几十年来，手术、化学疗法和放射疗法等治疗方法的发展已经提高了癌症患者的存活率。可用于治疗恶性肿瘤的化疗药物包括传统的细胞毒性药物和靶向药物通常具有一定的副作用，因此正在开发用于癌症治疗的纳米治疗技术。基于纳米治疗技术的药物递送系统具有几个重要的优势，包括更长的保质期和循环时间、改善的生物分布以及可控和持续的药物释放。纳米颗粒因其可控的细胞内摄取和可控的药物释放能力而被优选用于药物递送。
近日来自首尔大学的JoonWeonChoi等人通过高质量牛皮纸木质素的纳米沉淀合成了纳米尺寸的药物递送系统。选择香豆素6（一种药物模型化合物）和DOX（多柔比星，一种抗肿瘤抗生素）作为疏水性药物，使用木质素进行封装。在药物封装成功后，确定了药物封装的木质素纳米颗粒的尺寸、表面电荷和释放特性。还检查了木质素的性质和衍生的纳米颗粒之间的关系。在体外和/或体内测试了它们的生物相容性和抗肿瘤功效，以评估它们的抗肿瘤发生潜力。
相关工作以“InVitroandInVivoEvaluationofDrug-EncapsulatedLigninNanoparticlesforReleaseControl”为题发表在《ACSSustainableChemistryEngineering》上。
/封装木质素纳米颗粒的合成/采用纳米沉淀法合成封装有香豆素6的木质素纳米粒子(CELNPs)。将牛皮纸木质素（KL）以及乙酸乙酯分馏后的木质素（KL-EA）溶解在THF中分别配制三种不同浓度(1,2,4mgmL-1)的木质素溶液。将0.2mgmL-1的香豆素6溶液加入配置好的木质素溶液中，通过透析制备得到相应的纳米粒子分别命名为：CELNP-C1、CELNP-C2、CELNP-C4、CELNP-EA-C1、CELNP-EA-C2和CELNP-EA-C4；基于CELNP形成的结果使用KL对DOX进行封装制备相应的纳米粒子，命名为DELNP-C1、DELNP-C2和DELNP-C4。/木质素纳米颗粒的粒径与封装效率/粒径和分布是影响药物释放、稳定性、安全性和有效性的关键参数。首先使用药物模型化合物香豆素6合成纳米粒子探索条件。木质素的浓度会影响CELNPs的平均粒径和分布，但它们之间的关系不显著，CELNP-C2有一个峰宽最窄的单峰，表明粒径分布更精细（图1）。CELNP-C4表现出相对较大的nm单峰尺寸。然而，CELNP-C1有两个不同的峰：一个是小颗粒的大峰（nm），另一个是可能来自粒子簇的小而宽的峰。图1.不同浓度的CELNPs峰大小图。(A)CELNP-C1，(B)CELNP-C2，(C)CELNP-C4，(D)CELNP-EA-C1，(E)CELNP-EA-C2，和(F)CELNP-EA-C4。由具有较低Mw和Mw/Mn以及较高酚羟基含量的KL-EA木质素合成的CELNP显示出比纯木质素基团更大的尺寸。然而，CELNPs和CELNP-EAs的粒径和分布趋势相似。最小的峰尺寸和最窄的峰宽在2mgmL–1木质素浓度下获得，而在1或4mgmL–1木质素浓度下获得的颗粒表现出更大且分布广泛的尺寸。对几种纳米粒子的药物包封效率(EE)载药度（LD）进行了测试（图2），CELNP-C1、C2和C4的EE分别为59±5%、54±10%和39±3%。然而，CELNP-EA-C1、C2和C4的EE分别为28±5%、37±7%和20±12%。CELNP-C1、C2、C4、EA-C1、EA-C2和EA-C4的LD分别为11±1%、5±1%、2±0%、5±1%、4±1%和1±1%。CELNP中的EE，尤其是CELNP-C4和CELNP-EA-Cs中的EE相对较低，表明纳米粒子的EE随包封木质素粒径的增加呈下降趋势。因此选择纯KL对DOX进行封装。图2.纳米颗粒的药物包封特性与透析前木质素浓度或化合物类型的关系。在1mgmL–1的木质素浓度下获得了nm的最小粒径，虽然峰1的大小为nm，但我们在DELNP-C1中检测到另一个长而宽的尾峰(nm)。相比之下，DELNP-C2和C4有一个源自凝聚粒子的小峰。即使添加DOX，DELNPs的峰大小也没有显著变化，但大小分布呈弱双峰模式DELNPs的平均粒径表明它们不仅可以释放药物，而且可以直接穿过有孔的肿瘤血管内皮（-nm）或肺（1-nm）。图3.DOX和不同浓度的DELNPs的峰大小图。(A)DOX、(B)DELNP-C1、(C)DELNP-C2和(D)DELNP-C4。/木质素纳米颗粒的体外药物释放/在两种不同的PBS条件下评估CELNPs和DELNPs的药物释放，以模拟肿瘤微环境或细胞内内体(pH5.5)和正常血液(pH7.4)。对于pH5.5缓冲液中的香豆素6，在初始阶段（0-4小时）内释放超过了总封装量的80%，随后几乎完全释放（图4）。相比之下，在pH7.4的环境中，初始阶段香豆素6释放量不超过50%，直到48小时才缓慢释放。图4.在(A)pH5.5和(B)pH7.4条件下，CELNP中的香豆素6在PBS中的释放动力学。DELNP在初始阶段快速释放，随后在pH=5.5时缓慢释放，在pH7.4时释放相对较慢（图5）。DELNPs的释放趋势与CELNPs相似，但DOX的最终释放量低于香豆素6。这可能是由于DOX的质子化能力相对较低，并且木质素和DOX之间的相互作用强度更高，这是由氢键和/或π-π堆积引起的，表明纳米颗粒的快速释放适用于需要快速缓释和减少副作用的疏水性药物。图5.在(A)pH5.5和(B)pH7.4条件下DELNP的DOX在PBS中的释放动力学。/木质素纳米颗粒的体外细胞毒性/通过CCK-8分析比较了A和LLC细胞系中游离DOX和DELNP之间的细胞毒性（或化疗效果）差异随时间的变化。在处理后的24小时内，所有浓度的A细胞发生明显的死亡（图6A）。DELNPs可稳定地减少细胞数量。所有DELNP在24小时前对A细胞的抗增殖作用可忽略不计，在48小时后显示出显著的细胞毒性（图6B、C和D)。在LLC细胞系中，DELNPs直到8小时才显示出细胞毒活性，尽管在16小时内效果显著。这些结果表明，DELNPs的药物包封和基于扩散的控释减慢了DOX的细胞毒性作用，但并未降低。图6.DELNPs对A细胞的细胞毒性作用。(A)DOX、(B)DELNP-C1、(C)DELNP-C2和(D)DELNP-C4。通过CellCountingKit-8测定确定活力，并将所有数据集与空白对照（含有1%抗生素抗真菌剂的无血清DMEM）进行比较。数据表示为三个独立实验的平均值±标准偏差。/木质素纳米颗粒的体内抗肿瘤功效/使用LLC细胞衍生的荷瘤小鼠在体内测定DELNP的肿瘤抑制作用。监测每组中的小鼠直到肿瘤达到约40mm3的体积。PBS（阴性对照）和纯KLNP组没有显示出治疗的抗肿瘤作用（图7A）。相比之下，DELNP（3mgkg–1equivmgkg–1）、DOXextra（6mgkg–1）和正常剂量（3mgkg–1）表现出化疗效果。值得注意的是，在化疗期间，游离DOX治疗组的体重减轻或体重增加停滞是显著的（图7）。此外，经过五轮化疗后，DOX额外剂量组的所有小鼠在第16天死亡，而DOX正常剂量组的33%的小鼠在第24天死亡（图7C）。在DELNP组的情况下，发现肿瘤抑制功效没有明显的可见副作用。虽然与DOX正常剂量组相比，缓释效果微不足道，但DELNP在降低DOX的毒性和副作用方面表现出优异的活性。图7DOX诱导的肿瘤抑制研究结果。(A)相对肿瘤体积，DELNP的显著差异水平设定为*p0.05、**p0.01和***p0.的概率。(B)体重。(C)不同药物配方的荷瘤小鼠的存活率。(D)第28天不同组的肿瘤照片。含有(i)PBS（对照）、(ii)DOX3mgkg–1、(iii)DELNP3mgkg–1equivmgkg–1和(iv)的肿瘤)KLNP。/总结/在本研究中，作者使用优质牛皮纸木质素合成了纳米级药物递送系统。香豆素6作为药物模型化合物和DOX作为抗癌剂通过溶解木质素的纳米沉淀进行封装。在药物封装成功后，确定了药物封装的木质素纳米颗粒的尺寸、表面电荷和释放特性。还检查了木质素的性质和衍生的纳米颗粒之间的关系。体外细胞毒性试验显示，包覆DOX的纳米颗粒的药物释放效果有所延迟，但抗癌活性并未降低。此外，体内血液相容性试验过敏反应试验和使用小鼠肿瘤进行的肿瘤抑制试验表明，基于木质素的药物递送系统具有很高的生物相容性，并减少了化疗期间的副作用。该研究表明，牛皮纸木质素作为一种生态友好且经济可持续的药物输送系统具有巨大的潜力。原文链接：转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszyzl/323.html
