Een efficiënt celgericht medicijnafgiftesysteem op basis van door aptameer gemodificeerde mesoporeuze silica-nanodeeltjes

Abstract

Hoe chemotherapeutische geneesmiddelen efficiënt en selectief aan tumorcellen kunnen worden afgeleverd om de therapeutische werkzaamheid te verbeteren, blijft een moeilijk probleem. We construeren hierin een efficiënt celgericht medicijnafgiftesysteem (Sgc8-MSN/Dox) op basis van met aptamer gemodificeerde mesoporeuze silica-nanodeeltjes dat afhankelijk is van het tumorgerichte vermogen van het aptameer Sgc8 om doxorubicine (Dox) af te leveren aan leukemiecellen in een gerichte manier, waardoor de therapeutische werkzaamheid wordt verbeterd en de toxiciteit wordt verminderd. In dit werk vertoonde Sgc8-MSN/Dox aanhoudende Dox-afgifte, en ze waren gericht op het effectief doden van CCRF-CEM humane acute T-lymfocytleukemiecellen, wat potentieel als kankertherapie suggereert.

Inleiding

Acute lymfatische leukemie (ALL) is een heterogene kwaadaardige tumor die de menselijke gezondheid ernstig in gevaar brengt [1,2,3]. Elk jaar worden in de VS ongeveer 6000 gevallen van acute lymfatische leukemie gediagnosticeerd, vooral bij kinderen en adolescenten. ALL is de meest voorkomende kanker bij kinderen en de meest voorkomende doodsoorzaak door kanker vóór de leeftijd van 20 [4].

Chemoradiotherapie en hematopoëtische stamceltransplantatie in het beenmerg zijn standaardbehandelingen voor ALL. Radiotherapie gaat gepaard met aanzienlijke systemische bijwerkingen en de optimale plaatsen van blootstelling zijn onduidelijk. Beenmerg hematopoëtische stamceltransplantatie is vaak niet haalbaar vanwege de kosten, de leeftijd van de patiënt en het gebrek aan donormerg. Chemotherapie kan effectief zijn bij het elimineren van verre haarden en daarmee het voorkomen van herhaling, maar slechts een fractie van de meeste antitumormiddelen bereikt tumoren via de bloedsomloop. Dit resulteert in een lage biologische beschikbaarheid van geneesmiddelen en een slechte selectiviteit voor zieke cellen ten opzichte van normale cellen, waardoor het risico op ernstige bijwerkingen en geneesmiddelresistentie toeneemt.

Afleveringssystemen voor nanodrugs kunnen een veel effectievere en gerichte afgifte van antitumorgeneesmiddelen bieden dan de geneesmiddelen op zich, inclusief de afgifte van geneesmiddelen die wordt veroorzaakt door de specifieke omstandigheden van de micro-omgeving van de tumor [5, 6]. Van dergelijke systemen hebben mesoporeuze silica-nanodeeltjes (MSN's) de aandacht getrokken vanwege hun grote, aanpasbare oppervlak; hun instelbare poriënvolume, in staat om verschillende hoeveelheden en soorten medicijnen te dragen; en hun goede biocompatibiliteit [7, 8]. Oppervlaktemodificaties met functionele responsgroepen maken de creatie van MSN's mogelijk die hun medicijn onder specifieke omstandigheden afgeven, terwijl modificaties met targeting-moleculen de MSN's ertoe brengen hun medicijn selectief af te geven aan het gewenste weefsel [9, 10].

Een type targetingmolecuul dat compatibel is met MSN's zijn aptameren, dit zijn enkelstrengs DNA of RNA die fungeren als "chemische antilichamen" om specifiek en stevig aan doelen te binden. Aptameren zijn kleiner en gemakkelijker te bereiden en te modificeren dan monoklonale antilichamen, ze dringen beter door in het weefsel en vertonen een lagere toxiciteit en immunogeniciteit. Daarom worden aptameren veel gebruikt voor tumordetectie en gerichte chemotherapie [11,12,13]. De SELEX-methode is gebruikt om een aptameer, Sgc8, te identificeren dat specifiek bindt aan CEM humane acute T-lymfocytleukemiecellen [14, 15]. Sgc8 herkent proteïne tyrosinekinase-7 (PTK-7) op het CEM-celmembraan. Het toevoegen van Sgc8 aan chemotherapeutische geneesmiddelen en bepaalde nanomaterialen kan het richten en doden van leukemiecellen verbeteren [16, 17].

We hebben een Sgc8-aptameer-gemodificeerd fluorescerend silica-nanodeeltjessysteem (Sgc8-FSNP's) ontworpen voor het detecteren van leukemiecellen met een hoge gevoeligheid en specificiteit, die niet alleen nuttig blijken te zijn voor de diagnose van leukemie, maar ook voor de gerichte afgifte van geneesmiddelen tegen leukemie [18] ]. Op basis van dit werk hebben we in de huidige studie doxorubicine (Dox) ingekapseld in MSN's, die we versierden met Sgc8 (Fig. 1). De resulterende Sgc8-MSN/Dox vertoonde een goede morfologie en grootte voor medicijnafgifte, en de nanodeeltjes werden selectief opgenomen door leukemiecellen in kweek, wat leidde tot effectieve doding van tumorcellen. Het doel van deze studie is om te proberen te onthullen dat met aptamer gemodificeerde meso-poreuze silica-nanodeeltjes niet alleen de diagnose van tumoren kunnen richten, maar ook tumoren kunnen doden door medicijnen te laden, om zo ideeën te verschaffen voor op tumor gerichte theranostica.

Schematische illustratie van Sgc8 aptameer-gemodificeerde mesoporeuze silica-nanodeeltjes voor een efficiënt celgericht medicijnafgiftesysteem. CEM-cel, CCRF-CEM menselijke acute T-lymfocytleukemiecellen; Dox, doxorubicine; MSN, gemodificeerde silica nanodeeltjes; PTK-7, proteïne tyrosinekinase-7

Experimentele materialen en methoden

Reagentia en materialen

Doxorubicinehydrochloride (Dox) werd gekocht bij Beijing Huafeng United Technology (Beijing, China). Analytische kwaliteit tetraethylorthosilicaat (TEOS) en 3-Triethoxysilylpropylamine (APTES) werden gekocht bij Shanghai Chemical Reagent Factory I (Shanghai, China), en cetyl-trimethylammoniumbromide (CTAB, 99% zuiverheid) van Shanghai Jizhi Biochemical Technology (Shanghai, China) . Alle andere reagentia waren van analytische kwaliteit. Carboxyl-gemodificeerd Sgc8-aptameer (5′-ATCTAACTGCCGCCGCGGGAAAATGTACGGTTAG(T)₁₀ -COOH-3′)[16]werd gesynthetiseerd door Shanghai Bioengineering (Shanghai, China).

Cellijnen

De volgende cellijnen werden gekocht bij de Cell Bank van de Chinese Academie van Wetenschappen (Shanghai, China):de menselijke acute T-lymfocytleukemiecellijn CCRF-CEM, de Ramos menselijke Burkitt-lymfoom B-cellijn, de L02 menselijke normale levercellijn , en de 293Thuman embryonale niercellijn. Alle cellijnen werden gekweekt bij 37°C onder 5% CO₂ in DMEM aangevuld met 10% foetaal runderserum (FBS, Hyclone) en penicilline-streptomycine (Gibco, Grand Island, NY, VS).

Voorbereiding van Sgc8-MSN/Dox

MSN's werden bereid zoals beschreven [19] door 0,50 g CTAB op te lossen in 240 mL ultrapuur water, 1,75 ml 2 M NaOH-oplossing toe te voegen en te verwarmen tot 80 °C in een oliebad. Onder sterk roeren werd langzaam druppelsgewijs 2,50 mL TEOS toegevoegd en het mengsel werd gedurende 2 uur continu geroerd totdat een wit precipitaat werd verkregen. Vervolgens werd het mengsel 10 min gecentrifugeerd bij 10.000 tpm, het supernatant werd verwijderd, het precipitaat werd afwisselend drie keer gewassen met ultrapuur water en watervrije ethanol, en vervolgens werd het precipitaat een nacht in een vacuümoven bij 60°C gedroogd om MSN's te verkrijgen.

Sgc8-MSN/Dox werd verkregen door 0,2365 g MSN's in een driehalskolf te mengen met 23,65 l absolute ethanol, druppelsgewijs 710 μL APTES toe te voegen en 24 u onder terugvloeikoeling te koken. Het mengsel werd afwisselend drie keer gewassen met methanol-HCl-oplossing (4:1) en gedeïoniseerd water en vervolgens gedroogd om MSNs-NH₂ op te leveren. . Bij kamertemperatuur werd MSNs-NH2-materiaal in een centrifugebuis van 10 ml gedaan en gedispergeerd in een geschikte hoeveelheid fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS), vervolgens werd druppelsgewijs Dox (5 mg / ml) toegevoegd en het mengsel werd gedurende 24u. Ten slotte werd met carboxyl gemodificeerd Sgc8-aptameer (100 nM/ml) toegevoegd, en het mengsel werd 1 uur geroerd, gecentrifugeerd en gewassen met PBS totdat het kleurloos werd, wat Sgc8-MSN/Dox opleverde.

Karakterisering van Sgc8-MSN/Dox

Röntgendiffractiepatronen (XRD) van de nanodeeltjes werden gemeten met een XRD D4-diffractometer (Bruker Inc., Duitsland). N2-adsorptie-desorptie-isothermen werden gemeten met een specifiek oppervlak en een poriegrootte-analysator (TriStar 3000, GA Inc., VS). De BET-oppervlakken werden berekend uit de BET-plot. De poriegrootteverdeling werd geschat op basis van de adsorptietak van de isotherm met de BJH-methode. Deeltjesgrootte en elektrostatisch potentieel werden gemeten met behulp van de Nano S dynamische lichtverstrooiingsanalysator (Malvern Instruments, VK). Metingen werden driemaal voor elk monster genomen en gemiddeld. Deeltjesgrootte en morfologie werden ook beoordeeld door transmissie-elektronenmicroscopie (H-7650, Tokyo, Japan) bij een elektronenbundelversnellingsspanning van 100 kV. Ondertussen werd de conjugatie van Sgc8-aptameer aan het MSN-oppervlak beoordeeld met FT-IR-spectroscopie (Nicolet-5700, VS). Om de efficiëntie van met aptamer gemodificeerde MSN/Dox te detecteren, hebben we het wassupernatant verzameld tijdens het bereidingsproces Sgc8-MSN/Dox en de ultraviolet-absorptiewaarde gemeten bij 260 nm, en vervolgens de standaardcurvemethode gebruikt om de hoeveelheid te bepalen van ongebonden aptameer. Dus de hoeveelheid modificatie van aptamer kan worden berekend door de hoeveelheid niet-gebonden af te trekken van de totale toegevoegde hoeveelheid.

Dox-release van Sgc8-MSN/Dox

De afgifte van Dox uit Sgc8-MSN/Dox werd in vitro gemeten als volgt. Sgc8-MSN/Dox (10 mg) werd opgelost in 10 mL buffer bij pH 5,0 of 7,4 bij 37 °C en geschud bij 100 rpm. Op vooraf bepaalde tijdstippen werden monsters verwijderd, gecentrifugeerd bij 5000 pm gedurende 10 min, en het supernatant werd getest op Dox met behulp van spectrofotometrie zoals beschreven door Thermo Scientific Microplate Reader (81 Wyman Street, Waltham, VS) bij 482 nm [9].

Targetingmogelijkheid van Sgc8-MSN/Dox

CEM- of Ramos-cellen (3 × 10⁶ ) in PBS werden toegevoegd aan centrifugebuizen van 15 ml en gemengd met Sgc8-MSN/Dox of MSN/Dox (aptameerconcentratie, 200 nM). Buizen werden gedurende 20-30 minuten bij 37 ° C geïncubeerd en vervolgens werden de cellen verzameld door centrifugeren, 3 keer gewassen met PBS, gefixeerd met 4% paraformaldehyde gedurende 30 minuten en 3 keer gewassen met PBS. Cellen werden gedurende 5 min geïncubeerd met 1 mg / ml DAPI, 3 keer gewassen met PBS en gecentrifugeerd. De celpellet werd opnieuw gesuspendeerd in PBS en op objectglaasjes geplaatst voor analyse met behulp van confocale fluorescentiemicroscopie ((Nikon DS-Ri1; Tokyo, Japan).

In afzonderlijke experimenten werden CEM- en Ramos-cellen (3 × 10⁵ ) in logaritmische groeifase werden geresuspendeerd in een mengsel van 50 L PBS, 45 L bindingsbuffer [PBS aangevuld met 5 mM MgCl2, 4,5 g/L glucose en 1 mg/ml runderserumalbumine (BSA)] en 10 μL van FBS [PBS aangevuld met 1 mg/ml runderserumalbumine (BSA)] dat de aangegeven materialen bevat bij een aptameerconcentratie van 200 nM. Het mengsel werd 30 min bij 4°C in het donker geschud. Cellen werden gewassen in wasbuffer, 5 min gecentrifugeerd bij 1000 tpm en vervolgens nog 3 keer gewassen. Ten slotte werden cellen opnieuw gesuspendeerd in 500 μL wasbuffer en geanalyseerd met flowcytometrie (Beckman Coulter Epics XL; Beckman Coulter, Inc., Brea, CA, VS).

Cytotoxiciteit van MSN's

Cytotoxiciteit van MSN's zonder Dox of aptamer werd beoordeeld met behulp van de MTT-methode. CEM-, Ramos-, 293T- en L-02-cellen in logaritmische groeifase werden toegevoegd aan platen met 96 putjes (1,5 × 10⁴ /goed). MSN's (100 L) werden aan elk putje toegevoegd en de platen werden gekweekt in een 5% CO₂ incubator bij 37 °C gedurende 24 of 48 h. MTT (20 L) werd aan elk putje toegevoegd, de platen werden gedurende nog eens 30 min bij 37 °C geïncubeerd, vervolgens werden de platen gedurende 10 min bij 1500 tpm gecentrifugeerd en werden kweeksupernatanten weggegooid. DMSO (200 L) werd aan elk putje toegevoegd, de platen werden 10 min in het donker geschud en vervolgens werd de optische dichtheid (OD) bij 570 nm gemeten met behulp van een geautomatiseerde microplaatlezer. Elk monster werd getest met zes herhalingen en de resultaten werden uitgedrukt als gemiddelde ± SD.

Celdoding door Sgc8-MSN/Dox

CEM-, Ramos-, 293T- en L-02-cellen in platen met 96 putjes (1 × 10⁵ cellen per putje) werden gedurende 24 h geïncubeerd met gratis Dox, MSN/Dox of Sgc8-MSN/Dox bij Dox-concentraties van 1, 5, 10, 15 of 20 μg/ml. Om verder te bevestigen dat Sgc8-MSN/Dox inderdaad het doelwit was om CEM-cellen te doden via de aptamer-receptor, incuberen we eerst voldoende Sgc8-aptameer met CEM-cellen gedurende 2 h, daarna geïncubeerd met sgc8-MSN/Dox bij een Dox-concentratie van 20 μg/ ml voor 24 u. De levensvatbaarheid werd vergeleken met behulp van de MTT-assay zoals beschreven in het gedeelte 'Cytotoxiciteit van MSN's'.

Statistische analyse

De resultaten werden statistisch geanalyseerd met behulp van Student's t test en eenrichtingsanalyse van variantie met de kleinste significantieverschiltest. Alle analyses zijn uitgevoerd met GraphPad Prism 6.02 (GraphPad Software, San Diego, CA, VS).

Resultaten en discussie

Karakterisering van Sgc8-MSN/Dox

Röntgendiffractiegegevens laten zien dat de gesynthetiseerde nanodeeltjes een typische diffractiepiek van hexagonale mesoporiën in het X-bereik hebben (figuur 2a), wat de structuur van MSN bevestigde. Om het specifieke oppervlak, de poriegrootteverdeling en mesoporeuze parameters van MSN verder te bestuderen, hebben we een stikstofadsorptie-desorptietest op MSN uitgevoerd. De N2-adsorptie-desorptie-isothermen van MSN (Fig. 2b) vertonen een type IV isothermkarakteristiek, wat wijst op mesoporeuze karakteristieken. De oppervlakte berekend door het BET-model is 1389 m² /G. BJH-curve laat zien dat de poriegrootteverdeling van de deeltjes smal is (figuur 2b, inzet). De poriegrootte is 5,23 nm en het porievolume is 2,51 cm³ /G. Het grote specifieke oppervlak en het porievolume en de rijke mesoporiën maken het mogelijk om een sterkere medicijnbeladingscapaciteit te hebben en hebben het potentieel om een uitstekende medicijndrager te zijn. Elektronenmicroscopie toonde aan dat Sgc8-MSN / Dox een goede dispergeerbaarheid en uniforme grootte had, met een bolvormige of elliptische vorm (figuur 3a). Het gemiddelde zeta-potentieel van MSN/Dox in PBS was 26,53 mV, wat afnam tot − 33,87 mV in Sgc8-MSN/Dox (Fig. 3b), wat de negatieve lading op het Sgc8-aptameer weerspiegelt [20]. Er werden poriënkanalen op het oppervlak van het mesoporeuze silicium waargenomen. In PBS vertoonde MSN / Dox een gemiddelde hydratatiedeeltjesgrootte van 98, 35 nm, die toenam tot 103, 24 nm na het koppelen van het Sgc8-aptameer om Sgc8-MSN / Dox te maken (Fig. 3 c, d). Om de succesvolle conjugatie van Sgc8-MSN/Dox verder te bevestigen, werd FT-IR-spectroscopie-analyse uitgevoerd. Het infraroodspectrum wordt getoond in Fig. 3 e. Pieken van 3400 cm⁻¹ , 1100 cm⁻¹ , en 500 cm⁻¹ zijn karakteristieke pieken van silica. De piek ongeveer 2400 cm⁻¹ is de piek van CTAB-template-agent. De piek ongeveer 1600 cm⁻¹ is NH₂ hoogtepunt. De piek verschijnt rond 1700 cm⁻¹ wordt beschouwd als de C =0 bindingsrekkarakteristiek piek van clusterbasis van Dox geladen in MSN's. De nieuwe piek op 1650 cm⁻¹ is te wijten aan de Schiffse base (–C=N–) die wordt gegenereerd door de reactie van Sgc8 met NH2-MSN/Dox. Dit bewijs bewijst dat het Sgc8-MSN/Dox-medicijnafgiftesysteem met succes is voorbereid. Om de efficiëntie van met aptamer gemodificeerde Sgc8-MSN/Dox te detecteren, hebben we een ultraviolet-spectrofotometer gebruikt om de absorptiedichtheid (OD) van aptamer bij 260 nm te meten, en de aptamer-modificatie naar de efficiëntie van nanodeeltjes berekend op basis van de verandering in OD-waarde voor en na aptamer-modificatie aan het oppervlak van het nanodeeltje. De ultraviolette absorptie (UV-Vis) spectra van aptameeroplossing en supernatant worden getoond in Fig. 3e. Volgens de berekening was de hoeveelheid Sgc8-aptameermodificatie in Sgc8-MSN/Dox ongeveer 6,87 nmol mg^–1 Sgc8-MSN/Dox.

een XRD en b stikstofsorptie-isothermen van MSN; (inzet) Poriënvolume en poriegrootteverdelingsgrafieken van MSN

Karakterisering van nanomaterialen. een Elektronenmicrofoto van Sgc8-MSN/Dox. b Potentieel diagram van nanodeeltjes. Deeltjesgrootteverdeling van c MSN/Dox en d Sgc8-MSN/Dox. e FT-IR-spectra van nanomaterialen:a MSN, b MSN/Dox, en c Sgc8-MSN/Dox. v UV–Vis-spectra van a Sgc8 aptamer-oplossing, b supernatant wassen tijdens bereiding Sgc8-MSN/Dox

Dox-release van Sgc8-MSN/Dox in vitro

MSN/Dox en Sgc8-MSN/Dox gaven hun medicijnlading langzaam af bij pH 7,4:niet meer dan 50% van het medicijn werd binnen 96 h vrijgegeven (Fig. 4). Dit geeft aan dat MSN's een langzame afgifte van medicijnen kunnen ondersteunen die 96 u aanhoudt, waarschijnlijk omdat het medicijn zich door de interne kanalen van het mesoporeuze silicium verspreidt. De afgifte was veel sneller bij pH 5,0, met een afgiftesnelheid van 60% bij 48 h en> 80% bij 96 h. Dox-afgiftecurven waren bijna identiek voor Sgc8-MSN/Dox en MSN/Dox, wat suggereert dat aptamer-ligatie de structuur van nanodeeltjes niet beïnvloedt. De grotere afgifte bij zure pH is nuttig omdat tumorcellen zich in een zwak zure omgeving bevinden en Sgc8-gecoate nanodeeltjes worden geïnternaliseerd in endosomen [15]. Onze resultaten ondersteunen het idee dat mesoporeus silicium de afgifte van medicijnen in een zure omgeving kan versnellen [21, 22].

Afgifte van doxorubicine uit Sgc8-MSN/Dox en MSN/Dox in vitro bij pH 5,0 of 7,4

Targeting van leukemiecellen door Sgc8-MSN/Dox in vitro

We onderzochten de opname van nanodeeltjes door CEM T-lymfocytleukemiecellen als doelcellen en Ramos B-lymfoomcellen als niet-doelcellen. Op basis van flowcytometrie internaliseerden niet-doelcellen MSN / Dox in dezelfde mate als Sgc8-MSN / Dox, terwijl doelcellen de met aptamer gecoate nanodeeltjes in veel grotere mate internaliseerden dan MSN / Dox (figuur 5a). In overeenstemming met deze resultaten vertoonde confocale fluorescentiemicroscopie sterke Dox-fluorescentie (rood) in CEM-cellen die waren blootgesteld aan Sgc8-MSN / Dox, maar niet in Ramos-cellen die op dezelfde manier werden behandeld (figuur 5b). Deze resultaten weerspiegelen het vastgestelde vermogen van Sgc8-aptameer om zich op leukemiecellen te richten [20]. Sgc8 herkent PTK-7 op het oppervlak van CEM-cellen [18], rekruteert nanodeeltjes naar het oppervlak en maakt daardoor hun opname efficiënter [23]. Onze resultaten suggereren dat Sgc8-MSN/Dox zich kan richten op PTK-7 tot expressie brengende kankercellen op zowel primaire als secundaire plaatsen of in omloop, waardoor het nuttig is voor het beheersen van metastase. Het is misschien mogelijk om onze MSN-aanpak uit te breiden naar andere aptamers met andere specifieke kenmerken [24, 25].

In vitro targeting van leukemiecellen door Sgc8-MSN/Dox geanalyseerd met behulp van a flowcytometrie en b fluorescentie microscopie. CCRF-CEM- en Romas-cellen werden geïncubeerd met MSN/Dox of Sgc8-MSN/Dox en vervolgens gekleurd met DAPI (blauw). Dox leek rood. Schaalbalk, 100 μm

Cytotoxiciteit van MSN's

Gezien het belang van bioveiligheid voor systemen voor het afleveren van nanodrugs [25], hebben we eerst de toxiciteit van blanco MSN's tegen CEM-, Ramos-, 293T- en L-02-cellen onderzocht. De levensvatbaarheid van alle cellijnen bleef boven de 90%, zelfs na 48 uur incubatie met maximaal 100 μg/ml MSN's (Fig. 6). Dit suggereert dat MSN's een bijna verwaarloosbare cytotoxiciteit vertonen.

In vitro cytotoxiciteit van MSN's. een CEM, b Ramos, c 293T, en d L-02-cellen werden behandeld met de aangegeven concentraties MSN en de levensvatbaarheid van de cellen werd gemeten

Vervolgens onderzochten we het vermogen van Sgc8-MSN/Dox om doeltumorcellen (CEM-cellen) en niet-doelcellen (Ramos-, 293T- en L-02-cellen) te doden. De cellen werden gedurende 24 uur geïncubeerd met verschillende concentraties vrije Dox, MSN/Dox of Sgc8-MSN/Dox en vervolgens werd de levensvatbaarheid beoordeeld met behulp van de MTT-assay. Tegen doel-CEM-cellen vertoonde vrije Dox iets grotere toxiciteit dan de twee MSN-formuleringen, terwijl Sgc8-MSN/Dox significant giftiger was dan MSN/Dox bij dezelfde geneesmiddelconcentratie (Fig. 7). Tegen Ramos-, 293T- en L-02-cellen vertoonde vrije Dox een significant grotere toxiciteit dan de MSN-formuleringen, die vergelijkbare toxiciteit vertoonden met of zonder Sgc8. Om verder te bevestigen dat Sgc8-MSN/Dox inderdaad het doelwit was van het doden van CEM-cellen via aptamerreceptor PTK-7, incuberen we eerst voldoende Sgc8-aptamer met CEM-cellen gedurende 2 uur om de bindingsplaats te blokkeren en vervolgens samen geïncubeerd met de Sgc8 -MSN/Dox. De MTT-assay toonde aan dat vrij aptamer geen toxiciteit had voor CEM-cellen, en nadat voldoende Sgc8-aptameer de bindingsplaats blokkeerde, vertoonde Sgc8-MSN/Dox significant minder toxiciteit dan de vrije Sgc8-MSN/Dox-groep (Fig. 7e). Deze resultaten benadrukken het vermogen van de aptamer om medicijnafgifte te richten en het doden van doelwitcellen te verbeteren. Een dergelijke targeting kan de opname van het geneesmiddel door niet-doelcellen helpen verminderen en het gebruik van lagere doses mogelijk maken; beide effecten kunnen het risico op toxische bijwerkingen verminderen [26].

Mogelijkheid van gratis DOX, MSN/Dox en Sgc8-MSN/Dox om a te doden CEM-cellen, b Ramos-cellen, c 293T-cellen, en d L-02 cellen. e CEM-cellen doden het vermogen van vrij aptamer, blokkeren (CEM-cellen incuberen eerst voldoende Sgc8 gedurende 2 h, vervolgens geïncubeerd met sgc8-MSN/Dox) en Sgc8-MSN/Dox

Aptameren kunnen worden gebruikt als leidende moleculen voor de afgifte van medicijnen en verschillende macromoleculen of nanodragers aan tumorcellen, soms kan aptamer ook therapeutisch werken. AS1411-aptameer kan bijvoorbeeld specifiek aan nucleoline binden en nucleoline wordt tot expressie gebracht in en op het oppervlak van tumorcellen die betrokken zijn bij celdifferentiatie, overleving, ontsteking, angiogenese en tumorontwikkeling. AS1411 aptamer kan groeiremming van xenotransplantaatmodellen (nierkanker, longkanker, MX1-borstkanker en pancreaskanker) induceren door binding met nucleoline [27]. Bovendien werden AS1411 aptamer-gefunctionaliseerde, doxorubicine-geladen liposomen (Apt-Dox-Lip) getest op borstkanker, en de resultaten toonden een groot toepassingspotentieel [28]. Aptameren zijn succesvol geweest in een breed scala aan klinische onderzoeken vanwege hun uitstekende eigenschappen. De eerste aptamer werd in 2005 door de FDA goedgekeurd [29], sindsdien hebben steeds meer aptameren klinische proeven bereikt. Aptameren werden toegepast op klinische studies tegen tumoren, waaronder prostaatkanker [30], longkanker [31], acute myeloïde leukemie [32], enzovoort. Het lijdt geen twijfel dat deze aptamer-gerelateerde klinische onderzoeken nieuwe hoop geven om de conventionele therapiestijl te veranderen.

De afgelopen jaren zijn aptameren gecombineerd met verschillende nanomaterialen voor gerichte therapie van tumoren. Het is te zien dat aptameren buitengewone moleculaire herkennings- en targetingmogelijkheden hebben. Er zijn echter nog enkele problemen die niet kunnen worden genegeerd bij de ontwikkeling van de toepassing van aptameren, zoals of nuclease de stabiliteit van aptameren in vivo beïnvloedt, of de aptameren van kleinmoleculaire stoffen het lichaam binnenkomen en gemakkelijk snel door de niersysteem en of de daadwerkelijke targetingprestaties in vivo haalbaar zijn. Om het volledige potentieel van op aptamer gebaseerde gerichte nanomaterialen te benutten, blijven meer in vivo testen en klinisch relevante experimenten de focus van het huidige onderzoek. Tegelijkertijd is theranostiek van tumoren een belangrijke richting voor toekomstige ontwikkeling, en het ontwerp en de voorbereiding van meer multifunctionele biologische functionele materialen zijn ongetwijfeld de ontwikkelingstrend.

Conclusie

We hebben een door aptamer gemodificeerd MSN-afgiftesysteem geconstrueerd dat zich efficiënt op leukemiecellen kan richten en de opname van Dox kan bevorderen. Deze targeting, in combinatie met het vermogen van MSN's om medicijnlading langzaam en bij voorkeur onder zure omstandigheden vrij te geven, kan het toedieningssysteem helpen accumuleren op tumorlocaties en de cellen continu doden. Het kan mogelijk zijn om met deze MSN-aanpak bijna elk type tumorcellen te targeten door geschikte aptameren te selecteren. Maar het kan niet worden genegeerd dat de Sgc8-MSN/Dox ook de hierboven genoemde problemen kan hebben, en de in vivo stabiliteit en targeting ervan moeten nog verder worden onderzocht. In het volgende zullen we het eerdere onderzoek combineren om het medicijnafgiftesysteem te laden met zowel diagnostische reagentia als medicijnen, waardoor het de theranostische functie krijgt van gerichte diagnose en gerichte behandeling.

Afkortingen

MSN:: Mesoporeuze silicium nanodeeltjes
Dox:: Doxorubicine
Sgc8-MSN/Dox:: Aptameer-gemodificeerd mesoporeus silica-medicijnafgiftesysteem
PTK-7:: Eiwit tyrosine kinase-7
TEOS:: Tetraethylorthosilicaat
APTES:: 3-Triethoxysilylpropylamine
CTAB:: Cetyl-trimethylammoniumbromide
CEM:: CCRF-CEMcellen
PBS:: Fosfaatgebufferde zoutoplossing

Efficiënte optische reflectiemodulatie door interbandovergang van grafeen te koppelen aan magnetische resonantie in metamaterialen Synthese, karakterisering en evaluatie van redox-gevoelige chitosan-oligosaccharidenanodeeltjes gecoat met fycocyanine voor medicijnafgifte

Nanomaterialen

Metaal

Hars

vezel

Samengesteld materiaal