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抗癌载药体系Fe3O4@ZIF-8@PA的合成及药物释放

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V_01.38 2017年11月 高等学校化学学报 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES No.1l 1927~1934 doi:10.7503/ejcu2017O176 抗癌载药体系Fe3o4@ZIF-8@PA的 合成及药物释放 王晓丹 ,徐丹丹 ,吕维忠 ,刘婧媛 ,刘 琦 ,景晓燕 ,王 君 (1.哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,哈尔滨150001; 2.黑龙江工程学院材料与化学工程学院,哈尔滨150050) 摘要采用溶剂热法合成磁性Fe O 纳米粒子,并以此为基底设计制备了一种具有pH响应核壳结构的磁性 纳米复合材料Fe,O @ZIF-8@PA.该材料的比饱和磁化强度可达35.46 A・m /g,具有良好的磁性.Fe,O 纳 米粒子呈球型结构,分散性良好.与基底相比,复合微球的粒径尺寸明显增大,但依然符合载体材料的理想 尺寸且分布均匀.此外,载体具有多孔结构,表面积较大,载药效率和载药量分别高达96.4%和144.6 mg/g. 在pH为7.4和5.0的条件下对载药纳米粒子进行了药物释放研究.24 h内,粒子在2种pH下累计释放量分 别为39.8%和78.6%.通过药物缓释验证了载体的pH响应性能。在实验中引入了对癌细胞具有杀伤作用的 植酸,使合成的载体具有一定的抗癌作用.同时采用四甲基偶氮唑盐(MTY)法对人骨肉瘤细胞(MG一63)进 行了体外分析实验,证实材料与抗癌药物阿霉素(DOX)之间存在着一定的协同抗癌效果. 关键词pH响应性;协同作用;磁性纳米复合材料;核壳结构;植酸;药物释放 0614;0636 文献标志码A 中图分类号一直以来,将治疗试剂准确地传递到体内病灶位置成为各种疾病治疗过程中努力寻求突破的途 径.试剂的非靶向性传递不仅大大降低了疾病的治疗效果,还会因为在血液中的大量凝聚对正常的组 织器官产生一定的危害….近年来,磁性纳米复合材料作为一种有效的靶向传递药物的工具而受到生 物医学界的广泛关注.以磁性纳米粒子为载体材料的载药释药系统的工作原理是将药物分子通过物理 或化学吸附作用负载到载体材料的表面,在外加磁场的作用下实现载药载体的定点传递,再通过刺激 响应来控制载体释放药物,从而实现药物分子的磁靶向性L2 J.具有高比表面积、大孔体积和可调孔径 的多孔材料,如由金属阳离子和配体形成的金属有机骨架材料(MOFs),其中沸石咪唑酯骨架材料 (ZIF.8)相对于其它骨架材料,不仅具有较大的比表面积和良好的孔隙率,而且还具备较高的稳定性、 良好的生物降解性和生物相容性,在生物医用领域具有很大的应用前景 ’。 .而天然有机磷酸化合物植 酸(肌醇六磷酸,PA)作为一种环境友好的经济型试剂,广泛存在于动植物细胞中,其本身就具有优秀 的生物相容性和抗氧化作用 .植酸可以提高杀伤细胞的活性和杀菌能力,具有明显的抗癌效果 . Graf等[1。。指出饮食中的植酸能够降低结肠癌以及肠炎的发病率.Shamsuddin等¨ 报道了植酸能够快 速被人和鼠科动物吸收和代谢,从而抑制纤维瘤细胞的转移.鉴于此,本文采用上述2种原料对基底 Fe O 进行功能化修饰,设计合成了一种具有双响应金属配合物包覆的核壳复合材料.引入具有抗癌 作用的活性组分,研究了材料的磁性、生物相容性及负载药物分子后在药物控释领域的应用. 1 实验部分 1.1试剂与仪器 六水合三氯化铁(FeCI3・6H2O)、乙酸铵(CH3COONH )、乙二醇(HOCH2CH2OH)、锌 收稿日期:2017—03—24.网络出版日期:2017-10・10. 基金项目:国家自然科学基金(批准号:51402065)资助. 联系人简介:刘婧嫒,女,博士,讲师,主要从事功能材料研究.E—mail:liujingyuan1004@hrbeu.edu.C/I 高等学校化学学报 [Zn(NO,):]及植酸(PA)购于国药集团化学试剂有限公司;磷酸氢二钠(Na:HPO ・12H:0)、磷酸二 氢钠(NaH:PO ・12H:0)、磷酸(H,PO )、甲醇(CH,OH)和无水乙醇(CH,CH OH)购于天津市科密欧 化学试剂有限公司;二甲基亚砜(DMSO)和2一甲基咪唑(C H N )购于天津市富宇精细化工有限公司; 噻唑蓝(MTT)和阿霉素(DOX)购于阿拉丁试剂公司.所用试剂均为分析纯. JSM.6480A型扫描电子显微镜.能谱仪(SEM,日本JEOL公司),工作电压20 kV,分辨率3 nm,工 作距离13 mm.Rigaku D/max.rrR.Ⅲ系列x射线粉末衍射仪(XRD,日本JEOL公司),Cu Ka靶, A=0.15405 nm,管电压40 kV,管电流150 mA,扫描速度10。/min.美国Nicolet公司的Avater 370型红 外光谱仪,扫描范围400—4000 cm~,扫描次数为32次/min.Tecnai G2 S-Twin型透射电子显微镜 (TEM,美国FEI公司),灯丝电压3.7 kV,加速电压200 kV,双倾台调整样品取向.ASAP2010型氮气. 吸附脱附仪(美国Micromeritics公司),采用BET法和BJH法计算样品的比表面积和孔体积.7304型振 动样品磁强计(美国LakeShore公司),磁矩量程20.00 A・m ,磁场量程2.0 T,磁场设定7.96x10 A/m.NETZSCH STA409PC型热重.差示扫描量热仪(TG,德国耐驰仪器制造有限公司),参比物 O/一A1:03,测试范围25~800℃,升温速率10 ̄C/min,氮气气氛测试,氮气流速20 mlMmin.Nano ZS90 型纳米粒度一Zeta电位分析仪(英国Malvern公司).uV.1601型紫外.可见分光光度计(日本岛津公司), 测定阿霉素吸收波长为490 nm处的吸光度值. 1.2实验过程 1.2.1 Fe3O @ZIF-8@PA的制备参照文献[12]方法合成.称取1.35 g六水合三氯化铁和3.85 g乙 酸铵加入到70 mL乙二醇中,快速搅拌均匀后持续搅拌30 min,将其转移至100 mL反应釜中,于200 ℃下反应12 h后冷却至室温,所得产物分别用无水乙醇和去离子水清洗3次,于80℃真空干燥12 h 制得基底Fe O .将0.1 g Fe,O 超声分散于30 mL甲醇溶液中,加入摩尔比为1:1的锌和配体2.甲 基咪唑,于70℃油浴下反应30 min.利用外加磁场分离所得产物,用无水乙醇和溶剂多次清洗,去除 残留的反应前驱体,于6O℃真空干燥12 h,即可制得磁性金属有机骨架复合材料Fe O @ZIF.8.准确 称取上述产物0.1 g,分别加入到50 mL浓度为5,10和15 mmol/L的植酸溶液中,于60℃水浴下搅拌 1 h后,将所得产物分别用无水乙醇和去离子水清洗3次,于6O cIC下真空干燥12 h制得载体Fe O @ ZIF一8@PA. 1.2.2细胞相容性实验使用MG.63细胞系通过标准的细胞增殖分析实验(Mrrr)对体外细胞生存能 力进行检测,研究Fe,O @ZIF一8的生物相容性及Fe,O @ZIF一8@PA磁性纳米微球的细胞毒性.实验步 骤如下:在37℃下,将MG-63人成骨癌细胞接种到含有DMEM培养基的96孑L板(每孔5000~6000个 细胞)中,将孔板放到CO:含量为5%的培养箱培养24 h,使细胞附着于孔中.Fe,0 @ZIF一8和Fe。O @ ZIF一8@PA通过紫外线照射灭菌2 h后,以浓度为0,3.125,6.25,12.5,25和50 g/mL分别添加到 上述细胞培养液中培养24 h.随后,分别向孔板中加入20 5 mg/mL MTr溶液共同培养4 h.温育后, 将上清液移除,向各孑L中添加100 IxL二甲基亚砜(DMSO)溶液,以150 r/min速度振动5 min至混合均 匀.用酶标仪测定各孔中溶液在490 nm处的吸光度值,取3次平均值用下式计算细胞的存活率(%): Cell viability=(A /A )×100% (1) 式中:A 为添加纳米载体后的吸光度平均值;A 。 为未加入纳米载体的纯药物吸光度平均值. 1.2.3 载体药物的负载和体外控释实验 称取5 mg DOX,30 mg Fe 0 @ZIF一8@PA加入到5 mL pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,超声30 s使分散均匀.在室温避光条件下置于恒温振荡器中振荡 24 h后高速离心分离留取上清液,用同体积PBS缓冲溶液多次清洗直至澄清.将多次收集的上清液用 紫外分光光度计进行吸光度检测.负载DOX后的样品标记为Fe O @ZIF_8@PA DOX,用紫外分光光 度计进行吸光度检测.分别计算药物负载量(DM,%)和载药效率(D %),计算公式如下: DLc=[(moD—msD)/mN)]×100% (2) DLE:[(m0D—msD)/m0D]×100% 1.2.4磁分离和载体体外药物释放(3) 式中:m。。为初始DOX质量;m 。为载药载体离心后清液中残留的DOX质量;m 为纳米载体质量. 模拟人体正常体温(37℃)和pH(7.4)的条件下,取0.0 5 g磁性 王晓丹等:抗癌载药体系Fe O @Z1F一8@PA的合成及药物释放 复合载体分散于l0 mI PBS缓冲溶液中,在外磁场下进行分离.在正常人体体温的条件下,分别模拟 正常细胞环境和肿瘤溶酶体的pH范周进行药物释放实验.分别将5 mL pH=7.4和pH=5.0的PBS缓 冲溶液补充到上述离心管中,置于恒温振荡器中,在37℃避光条件下进行缓慢振荡.以一定的时间间 隔,高速离心提取上层缓冲溶液并将其贮存于避光环境中,同时补充等体积的新鲜缓冲溶液继续振荡. 用紫外分光光度计检测,测得不同时问点提取含DOX的缓冲溶液的吸光度值,根据DOX浓度和吸光 度值的标准曲线,确定每个时间间隔DOX的释放量,确定DOX的释放总量,用下式计算不同时间点 的药物释放效率(RE,%): RE=(∑ T)/m㈨x 100% 式中:m 为缓冲溶液中不同时问药物释放量;m.., 为载体负载药物的最终质量. (4) 2结果与讨论 2.1 Fe3O4@ZIF一8@PA药物载体的形成 采用原位合成法将磁性基底封装于金属骨架材料中,再通过静电相互作用逐层自组装法制备了一 种新型多孔复合纳米载体材料Fe O @ZIF一8@PA,反应过程如Scheme 1所示.将磁性基底添加到多孔 框架材料ZIF一8的前驱体混合液中,使其可以围绕磁性基底生长.然后,将其分散于植酸溶液中进行机 械搅拌,植酸与锌离子之间发生螯合作用,使磁性载体表面形成一层植酸锌配合物.ZIF 8多孔的表面 结构有利于PA通过静电相互作用包覆于纳米粒子表面.天然高分子植酸具有良好的生物相容性和抗 癌效果,可以作为表面活性剂和稳定剂修饰磁性基底.因材料具有较大比表面积和明显的多孔结构, 通过物理吸附将药物分子负载于载体材料,从而提高药物负载效率.此外,PA具有的丰富磷酸基团和 羟基基团可以为药物负载提供活性位点,而DOX拥有可电离的氨基官能团,二者之间发生离子化作 用,使药物分子通过静电引力及氢键等作用连接到纳米材料表面,从而提高药物负载效率.分别在模 拟人体正常组织与肿瘤组织微环境的pH值条件下对药物进行控制释放实验研究和pH对药物释放的 影响.因材料本身具有良好的生物降解性,可以在弱酸条件下进一步发生降解,导致表面多孔结构坍 塌,从而控制释放药物分子.其中PA在弱酸条件下进一步降解成具有抗氧化作用的肌醇和磷脂分子. 最后通过M下T实验研究了Fe 0 @ZIF一8@PA负载DOX对MG一63癌细胞的再生协同抑制作用. Combination therap5 t Cell cndocvtosis 口PA 朝_—_—__D0X  N Fe10 d“ZIF.8 PA NP DOX—loaded NP Drug releasing Scheme 1 Schematic representation of basic constitution of Fe3O4@ZIF一8@PA nanoparticles,loading and multi-responsive releasing of DOX and the nanocarriers combining with DOX acting in MG-63 cells 2.2 Fe3o4@ZIF-8@PA的结构表征 图1为纯Fe O ,Fe O @ZIF.8和Fe O @ZIF一8@PA的SEM,TEM照片和最终样品的粒径分布 图.由SEM照片可知,基底Fe O 呈粒径分布均匀的球形结构,纳米粒子表面较为光滑;ZIF一8围绕基 底生长后,载体表面较为粗糙,粒径明显增大;植酸的引入使最终载体的表面粗糙度增加,粒径没有 发生显著变化.TEM照片[图1(D~F)]与SEM结果一致,基底Fe O 呈粒径分布均匀的球形结构,纳 米粒子表面较为光滑;ZIF一8围绕基底生长后,形成明显的核壳结构,且壳层具有清晰的孔结构,孔径 在10~20 nnl,该结构有助于植酸的引入和药物的负载;植酸的弓1人使最终载体的壳层密度增加,可能 是由原壳层ZIF一8中的zn 与植酸发生螯合反应产生的螯合物的掺杂所致.证实了样品Fe 0 @ZIF_8 @PA的制备.从载体材料Fe 0 @ZIF一8@PA的粒径分布图[图1(F)插图]可以看出,样品的平均粒径 高等学校化学学报 为382 Flm.同时测得载体的多分散指数为0.046,证明载休材料的粒径分布较窄,符合作为药物载体材 料的理想粒径要求,与SEM和TEM 像分析结果一致.zeta电位测试表明,Fe 0 @ZIF一8表面zeta电 位为一29.4 mV,Fe304@ZIF一8@PA表面zeta电位为一23.7 mV,Fe304@ZIF一8被PA修饰后,电位得到 了提升.而实验测得的PA的表面电位为3.07 mV,与2种材料电位前后变化相符合.证明植酸除了通 过化学键结合到Fe O @ZIF一8表面之外,二者之问也存在电荷作用. Fig.1 SEM images(A—C)and TEM images(D—F)of Fe3O4(A,D),Fe3O4@ZIF一8(B,E)and Fe3o4@ZIF-8@PA(C,F)nanoparticles Inset of(F)is particle size dist ̄ibution elJrVe of Fe10d@,/IF一8@PA. 网2为相同条件下合成的纯ZIF一8,Fe O @ZIF一8,Fe O @zI 8@PA,PA和Fe O 样品的FTIR 图谱.其中样品Fe O @ZIF一8和Fe O @zl卜8@PA所显示的特征峰与文献[13,14]中报道的对应 ZIF一8的红外吸收光谱相一致,其中3l35和2935 crn 处的特征吸收峰分别归属于咪唑环和甲基中 c—H键的伸缩振动吸收峰,422 cm 处的特征吸收峰为zn—N伸缩振动 ,因磁性基底和植酸的引 入,使得样品峰强度依次减弱,相对于纯ZIF一8,Fe 0 @ZIF一8和Fe 0 @ZIF一8@PA样品在598 cm 处 均出现r 1个新的特征峰 ’”,由Fe O I_rI Fe一0的伸缩振动引起的特征吸收峰.Fe O @ZIF一8@PA 和PA在ll81和1010 crn 处有与POS4对应的特征吸收峰 品,而且包覆过程中并未改变各功能材料本身的化学结构. .表明已制备出Fe 0 @ZIF一8@PA样 图3为纯ZIF一8,Fe 04@ZIF一8,Fe 04@ZIF一8@PA和Fe O4的XRD谱图.可以明显看出,复合材 料中属于Fe O 的6个特征衍射峰值置并没有发生变化,分别对应(220),(31 1),(400),(422), (51 1)和(440)晶面,这与JCPDS No.65—3107标准卡片一致,说明Fe 0 属于面心立方结构,而且壳层 结构已包覆于磁核表面,未改变磁核具有的Fe 0 晶体结构 .而壳层包覆后的样品Fe 0 @ZIF一8 和Fe,O @ZIF一8@PA均出现了新的特征衍射峰,且其各个特征峰强度与Fe O 的6个特征衍射峰相比 . 。 . .支.j 。^6 : . . c J 。 . .. 1 』-. .d 一』-...L ^I. ...… )2【】30 4()5()6f)7(J 8( 2 (。) Fig.2 FTIR spectra of pure ZIF-8(a),Fe3O4@ ZIF-8(b),Fe3O4@ZIF-8@PA(C).PA(d) and Fe3O4(e) Fig.3 XRD patterns of pure ZI F-8(a),Fe3O4@ ZIF-8(b),Fe3O4@ZIF-8@PA(C)and Fe3O4(d) 王晓丹等:抗癌栽药体系Fe,O @ZIF一8@PA的合成及药物释放 有明显的减弱,但峰的位置并没有发生任何变化.二者在28=7.3。附近均出现了相对较强的衍射峰, (_ 昌0一,po Jo∞pB m包括其它新出现的衍射峰位置也都与文献[22,23]报道的ZIF一8衍射峰位置一致,说明样品表面包覆 的ZIF一8壳层具有较高结晶度,而且植酸的引入并 没有对样品的晶体结构产生影响.采用 —Al O,为 参比物在氮气气氛下对所合成纳米材料进行了热稳 定性分析.图4曲线口为ZIF_8的TG曲线,升温达 到200℃时,质量损失为3%,主要是脱水引起的. 200~450℃之间样品质量有小幅度的下降,是由溶 剂分子从ZIF.8壳层的脱除造成的.450—650℃之 间曲线急剧下降,ZIF一8的结构开始分解,样品失 重为6O%以上.Fe O @ZIF・8@PA的TG曲线如 图4曲线b所示. Fig.4 TG curves of ZIF-8(a)and Fe304@ ZIF・8@PA(6)nanoparticlse 磁性纳米载体材料在初始低温范围仅有0.1%的微量失重是由吸附的水分子蒸发和具有亲水性的 纯PA初始的微量失重引起的_2 .Fe。O @ZIF一8@PA磁性纳米载体材料在200—650 oC之间持续失重 为60%以上,主要是壳层材料和在改性过程中引入的植酸分子发生高温热解、在溶剂热反应过程中残 留的其它有机物质分解、ZIF一8结构的破坏以及测试过程中N 的掺杂引起基底Fe,O 中Fe—O的断裂 一邑。 墨g。J。盘羞嚣I。≥ 导致的重量损失.实验进一步证明了核壳材料的合成,而且载体具有一定热稳定性且载体磁含量较高, ∞ 蚰 印如加如 符合医用载药材料领域应用对载体热稳定性的要求. Fe O @ZIF.8和Fe3O4@ZIF一8@PA材料的N 吸附/脱附等温曲线如图5所示.2种材料的N2吸 附/脱附等温线与I型等温线相似,插图为2种材料的孔径分布图,可以明显看出,2种材料均具有较 大的比表面积.与Fe O @ZIF一8复合材料的比表面积692.8 ITI /g和平均孔径16.3 nm相比,最终样品 Fe3O4@ZIF一8@PA的比表面积和平均孔径都明显降低,但仍可达到517.4 in /g和5.8 am,进一步证 实了植酸已经包覆于ZIF.8壳层结构表面,与上述测试分析结果一致;说明最终样品Fe,O @ZIF一8@ PA仍然保持较高的比表面积,为进一步在药物负载实验中的应用提供了坚实的基础. ig.F5 Nitrogen adsorption-desorption isotherm wi恤pore size distribution curves in the inset of Fe3o4@ZIF-8(A)and Fe3O4@ZIF-8@PA(B) 2.3 Fe3o4@z邛'-8@PA的性能分析 样品的磁学性质如图6所示.材料的磁滞回线重合且剩磁和矫顽力均为零且呈现超顺磁性 j.由 于非磁性物质植酸的引入,Fe3O @ZIF一8@PA的比饱和磁化强度为35.46 A・ITI /g,相对于Fe3O4@ ZIF.8(42.30 A・m /g)的比饱和磁化强度有一定的降低,但依然保持较高的磁含量,且两者的比饱和 磁化强度与基底Fe,O (61.93 A・in /g)相比均发生了明显的降低,进一步证明了核壳材料的形成.如 图6插图显示加入磁场前后溶液分散状态.左侧的图片为未外加磁场的磁性纳米粒子溶液,粒子均匀 分散于缓冲溶液中,粒子之间分散性良好,没有明显的聚集.右侧为附加磁场后的溶液,分散的磁性粒 子迅速向磁场方向富集.当外加磁场移走时,晃动样品管,又得到分散溶液.载药体系在模拟人体环境 高等学校化学学报 的外界磁场的作用下能够实现快速有效的分 离.证明载药体系可以在外磁场的作用下能 够迅速的到达病变位置,具有靶向功能. 晕 .砖同时对Fe O @ZIF一8@PA药物载体的 载药能力进行测试,如图7(A)所示.与纯 Fe O @ZIF-8@PA和纯DOX的紫外吸收光 谱相比,Fe3O4@ZIF一8@PA.DOX在DOX最 大吸收波长处(480 ilm)出现明显的吸收峰, 要 蒿 焉 窆 证明载体药物负载成功.根据式(2)~(4)可 以计算出负载过程中的药物负载量和负载效率.当DOX的初始加入量为1O0o mL 时,药物的载药量为144.6 m#g,载药效率 Fig.6 Magnetic hysteresis curves of Fe304@ZIF.8@PA(a), Fe O4@ZIF.8(矗)and Fe O4(c) Inset:magnetic separation experiment. 达96.4%,二者均维持在较高水平.Fe 0 @ZIF一8@PA.DOX的体外累积释放曲线如图7(B)所示.对 比了载药载体Fe3O @ZIF.8@PA—DOX在pH=7.4(模拟正常体细胞pH环境)以及pH=5.0(模拟肿瘤 溶酶体微环境的pH)的PBS缓冲溶液中的药物释放量随时间的变化趋势 .Fe。O @ZIF-8@PA— DOX在pH=7.4的条件下相对稳定,由于药物物理吸附在纳米载体的表面,使得在1 h之内出现快速 释放,释放量为18.9%.随后药物出现缓慢持续释放趋势,这是因为在外界长时间的振荡作用下,载体 壳层孑L道内的药物自身的扩散运动所产生的药物释放,因此释放速率减慢.24 h后,持续累积释放量 达到39.8%,此时磷酸根主要以HPO;的形式稳定存在,而DOX中的氨基主要以NH;形式稳定存在, 二者之间存在很强的作用力,使药物分子的释放受到.即使是在有外加振动等作用力下药物也不 容易得到释放,表明负载DOX的纳米载体在正常体细胞的pH环境中具有良好的稳定性.当pH=5.0 时,由于载体表面物理吸附的药物分子以及载体本身壳层结构发生降解,孔道内药物分子进行释放, 释放速率加快,导致Fe O @ZIF一8@PA-DOX载体产生较快速的持续释放.当释放时间为10 h后,释 放速率趋于稳定,此时释放量可达78.6%.24 h后最终累积释放量可高达82.8%.这是因为在弱酸条 件下,亚磷酸根离子质子化,以H PO 分子形式存在,降低了纳米载体和药物分子之间的相互作用 力,此外DOX在酸』生条件下溶解度增加,使其较容易从载体表面得到释放.因此,合成的载药载体可 以实现pH响应控制释放,有利于药物在肿瘤部位的加速释放,提高局部药物浓度 . Fig.7 Absorbance spectra of bare Fe3O4@ZIF-8@PA nanocarriers(口),Fe3O4@ZIF・8@PA-DOx( )and free DOX(c)(A)and release of DOX from Fe304@ZIF-8@PA-DOX in buffer solutions at pU=7.4(n)and 5.0(b)(B) 采用标准细胞增殖分析实验对所合成样品进行了体外细胞毒性实验研究,对样品的细胞相容性进 行了分析.图8为载体Fe O @ZIF一8@PA的生物相容性测试结果.由图8(A)可见,加入Fe,O @ZIF一8 @PA,Fe O @ZIF.8@PA.DOX和纯DOX后,MG.63人成骨瘤细胞的细胞存活率随着加入溶液溶剂浓 度的增加呈现相同的下降趋势.加入浓度为100 I ̄g/mL的Fe,0 @Z1F一8@PA后,MG一63人成骨瘤细胞 经过48 h的培养后细胞存活率不足60%,表明所合成的载体材料对癌细胞具有一定的杀伤作用.在此 No.11 王晓丹等:抗癌载药体系Fe,O @ZIF-8@PA的合成及药物释放 1933 基础上,通过分别加入纯DOX与含等量DOX的Fe3O4@ZIF一8@PA—DOX培养的MG-63人成骨瘤细胞 进行对照实验,结果如图8(B)所示.加入纯DOX所培养的MG一63人成骨瘤细胞存活率要高于Fe。O @ 一 一鲁一一号IA IIou ZIF.8@PA.DOX所培养的细胞,表明所合成的载体材料与抗癌药物DOX具有协同抑制癌细胞再生的 作用.因此,所合成的Fe。O @ZIF.8@PA纳米材料能够作为潜在的药物载体应用于生物医药领域,同 时与抗癌药物产生协同作用,从而提高抗癌效果. Concen ̄afion of DOX/0ag mL ) 0 1 67 3 33 6 67 160 120 10O l20 80 80 至 6O 40 当40 0 20 0 0 0 25 50 75 100 0 25 50 75 1OO Coneentration/0xg・mL一 ) Concentration/(0g‘mL ) Fig.8 Ce皿viabilities of pure DOX,Fe3o4@ZⅡ -8@PA-DOX,Fe3o4@ZIF-8@PA and Fe3O4@ZIF-8 、vim the same concentration(A)and pure DOX and Fe3o4@Z ・8@PA-DOX nanoparticles’vitlI diferent concentrations to MG-63 cells examined by MTT assay(B) 3 结 论 以溶剂热法合成的Fe O 为基底,制备了一种具有pH响应性能的核壳结构磁性纳米复合材料 Fe O @ZIF一8@PA.载体呈球型结构,其平均粒径为382 am,多分散指数为0.482,比饱和磁化强度为 35.46 A・m /g,具有较高的磁含量,符合磁性纳米载体的生物医用要求.此外,载体的多孔结构和较 大的表面积使载体的载药效率和载药量分别高达96.4%和144.6 mg/g;载体具有明显的pH响应性. 结果表明载体本身具有一定的杀伤力,且其能与DOX产生一定的协同作用从而提高抗癌效果.本文研 究结果可为Fe 0 @ZIF一8@PA作为药物载体在生物医学领域的应用提供参考. 参考文献 ohan C.,Van Schaeybroeck S.,Longley D.B.,Johnston P.G.,Nature Reviews Caneer,2013,13(1o),714—726 [1] Holngx.Y.,LnY.Y.,XuW.B.,GuoY.,Xu L.,Chem. Chinese Universities,2013,34(12),2866--2870(王岩,王笑 [2] WangY.,Wa英,吕言云,许文彬,郭轶,徐力.高等学校化学学报,2013,34(12),2866--2870) uz.M.,Huang J.Y.,Chinese. 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Compared with the substrate,the particle size of composite microsphere increased significantly,but still con— form to the ideal carrier material size.In addition,the carriers with porous structures showed large surface are— a,high drug loading efficiency and capacity for doxorubiein(DOX)of up to 96.4%and 144.6 mg/g.The drug release of nanopartiles loaded with drug was studied in pH=7.4 and 5.0.The total released percentage of two kinds of pH were 39.8%and 78.6%.respectively.The drug releasing experiment was also to perform to verify the constructed nanocarriers excellent pH—response.The introduction of phytic acid with inhibition to cancer ceils made it possible that the carriers could kill tumor cells.The methyl thiazolyl tetrazolium(MqT) test act on human osteosarcoma cell line(MG一63)was also carried out in vitro to demonstrate the combination effect of anticancer between the carriers and DOX. Keywords pH—responsiveness;Combination therapy;Magnetic nanocomposite;Core—shell stuctrure;Phytic acid;Drug release (Ed.:D,Z) ,Suppoaed by the N ̄ional Natural Science Foundation of China(No.51402065) 

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