层片状羟基磷灰石载药复合物的制备及其转染性能研究

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天然层片状无机纳米材料及其插层复合材料凭借独特的二维层片状结构和优良的力学性能,在基因载体和复合材料领域得到了广泛关注。然而由于天然层片状无机纳米材料不具有生物活性且不能完全降解,因此制备出新型的二维层片状纳米材料具有重要的意义。本课题组前期通过模板法成功合成了具有层片状结构的羟基磷灰石(LHAp),将LHAp优良的生物相容性、生物活性和生物降解性与无机层片状纳米材料的结构优势相结合,并成功制备出磁性层片状HAp(mHAp),致力于拓展LHAp在药物载体和基因输送等领域中的应用。本课题通过插层复合的方法成功制备了LHAp/五氟尿嘧啶(5-FU)载药复合物和mHAp/5-FU载药复合物。为了提高LHAp/5-FU和mHAp/5-FU的表面电位,利用聚乙烯亚胺(PEI)分别对其表面进行改性,成功制备了PEI/LHAp/5-FU和PEI/mHAp/5-FU。为了进一步研究载体材料的转染性能,利用PEI/LHAp/5-FU和PEI/mHAp/5-FU负载具有荧光基因标记的质粒DNA。通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对载药和改性前后的LHAp/5-FU和mHAp/5-FU的晶体结构和微观形貌进行了表征。结果表明,对于LHAp/5-FU和mHAp/5-FU,药物插层复合后仍保持良好的层片状结构,XRD的小角度衍射峰向左偏移,层间距由3.14 nm分别扩大到3.51 nm和3.57 nm,说明药物分子插层进入层间。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析表明,5-FU药物分子通过与LHAp和mHAp层间的NO3ˉ进行离子交换作用进入层间,当药物达到一定浓度时LHAp和mHAp层间药物分子量均达到饱和。热失重(TGA)分析表明,mHAp对5-FU的药物装载量高于LHAp。体外缓释结果分析表明,LHAp/5-FU和mHAp/5-FU具有良好的缓释性能。Rigter-Peppas模型的释放动力学结果表明,LHAp/5-FU和mHAp/5-FU在pH=7.4和pH=1.2的释放动力学均为药物扩散和载体溶解的共同作用。Zeta电位结果表明,与改性前的载药复合物相比,PEI/LHAp/5-FU和PEI/mHAp/5-FU的电位有了很大程度的提高,有利于质粒DNA的进一步负载。转染结果表明,LHAp和mHAp的三维转染效率均高于二维转染效率。由于mHAp的磁靶向作用,mHAp的二维和三维转染效率均高于LHAp。结果证明,磁靶向性有助于转染效率的提高。
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