基本信息
- 项目名称：
- 新型磁性纳米载体跨血脊髓屏障靶向定位的实验研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以具有跨血脊髓屏障功能的磁性纳米颗粒作为一种新型药物载体，通过尾静脉途径注入体内，在外加磁场引导下可以靶向聚集在脊髓损伤局部，为今后脊髓损伤的治疗拓展了新思路。
- 详细介绍：
- 目前脊髓损伤的治疗中，体循环途径给药是普遍为人们所接受的治疗方法，但由于血脊髓屏障的存在使很多大分子药物无法穿过这一屏障到达脊髓损伤局部，对于少数能通过的药物，也常需要较高的剂量才能达到有效的局部浓度，限制了体循环途径给药在治疗脊髓损伤中的研究与应用。因此，我们寻求一种合适的载药系统协助药物穿过血脊髓屏障到达脊髓靶部位。 我们将30只Wistar大鼠以IMPACTOR-Ⅱ法建立T10急性脊髓损伤模型，随机分为3组。将制备出的具有跨血脊髓屏障作用（经PEG-TAT修饰）的新型磁性阳离子脂质体（MCPL），按照规定剂量(4.55mg/kg)通过尾静脉注入第1组大鼠脊髓损伤模型体内，而将不经过功能化修饰的MCPL与生理盐水按同样剂量尾静脉分别注入第2组与对照组大鼠体内，3个组分别外加磁场（1T）局部定位引导，通过MRI动态观察磁性纳米载体在脊髓损伤局部的靶向聚集与扩散情况、通过普鲁士蓝染色、火焰原子吸收分光光度法检测，进一步分析磁性纳米载体在脊髓损伤局部的聚集情况。 以具有跨血脊髓屏障功能的磁性纳米颗粒作为一种新型药物载体，通过尾静脉途径注入体内，在外加磁场引导下可以靶向聚集在脊髓损伤局部。在此基础之上，我们设计以多功能纳米颗粒为核心，将组织工程学、转基因技术、细胞移植统一在一种架构之下，通过将该多功能纳米颗粒产业化，以降低其成本，为今后脊髓损伤的治疗拓展了新思路。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本实验目的是探讨新型磁性纳米颗粒作为一种载药系统跨血脊髓屏障通过外置磁场在大鼠脊髓损伤局部的靶向定位情况。目前脊髓损伤的治疗中，体循环途径给药是普遍为人们所接受的治疗方法，但由于血脊髓屏障的存在使很多大分子药物无法穿过这一屏障到达脊髓损伤局部，对于少数能通过的药物，也需要较高的剂量才能达到有效的局部浓度。因此，寻求一种合适的载药系统协助药物穿过血脊髓屏障到达脊髓靶部位成为研究的热点。
科学性、先进性及独特之处
- 本实验选用具有跨血脊髓屏障功能的特殊磁性纳米脂质颗粒作为以一种新的载药系统，经尾静脉注入大鼠体内同时给予外加磁场的定位引导，旨在探讨该磁性纳米载体在大鼠脊髓损伤局部的聚集情况，为脊髓损伤治疗的研究提供新思路。
应用价值和现实意义
- 神经节苷脂、抗氧化剂和自由基清除剂、神经营养因子、血管内皮生长因子等，这些大分子物质均可与这种磁性纳米载药系统连接，通过体循环给药方式浓集在脊髓损伤局部，发挥其疗效作用。试验证实，这种经过表面PEG、TAT修饰的磁性阳离子高聚物脂质体，能够携载特定药物或生物活性物质较容易的跨过血脊髓屏障浓集在脊髓损伤部位，有望成为脊髓损伤治疗的有力工具。我们设计以该纳米颗粒为核心，通过将该颗粒产业化，降低其成本。
学术论文摘要
- 目的 探讨新型磁性纳米颗粒作为一种载药系统跨血脊髓屏障通过外置磁场在大鼠脊髓损伤局部的靶向定位情况。方法 30只Wistar大鼠随机分3组：T10急性脊髓损伤模型+磁性纳米载体组,T10急性脊髓损伤模型+生理盐水组，并设空白对照组，各组均10只。将制备出的具有跨血脊髓屏障作用的超顺磁性纳米载体粒子，按照规定剂量通过尾静脉注入第1组大鼠脊髓损伤模型体内，第2组与空白对照组尾静脉注入等量生理盐水，3组分别外加磁场局部定位引导，通过MRI动态观察磁性纳米载体在脊髓损伤局部的定位与扩散情况、通过普鲁士蓝、HE染色、火焰原子吸收分光光度法检测，分析磁性纳米载体在脊髓损伤局部的靶向定位情况。 结果 该磁性纳米载体可以穿过血脊髓屏障到达脊髓损伤局部，MRI动态观察显示这种磁性纳米载体逐渐在损伤局部浓集，主要呈现T2*WI低信号。普鲁士蓝染色观察到聚集在损伤局部周围的蓝染铁颗粒，火焰原子吸收分光光度法分析显示磁性纳米载体组损伤局部铁元素含量相对升高,差异有统计学意义(P<0.05)。 结论磁性纳米颗粒通过尾静脉途径注入体内，在外加磁场引导下可以靶向定位于脊髓损伤局部，为今后脊髓损伤的治疗拓展新思路。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] Xiao F. Liang, Han J. Wang, Hao Luo, etal. Characterization of Novel Multifunctional Cationic Polymeric Liposomes Formed from Octadecyl Quaternized Carboxymethyl Chitosan/Cholesterol and Drug Encapsulation . Langmuir[J] 2008, 24： 7147-7153 [2]FanX, ZhangD, Zheng J, eta.l Preparation and characterization of nano-magnet particles with radio frequency-induced hyperthermia for cancer treatment[J]. Journal of Biomedical Engineering,2006, 23(4): 809-813. [3]Sharma HS. A select combination of neurotrophins enhances neuroprotection and functional recovery following spinal cord injury[J]. Ann N Y Acad Sci, 2007 , 1122:95-111. [4 ] Zhang YD, Li H. Research advance mentonnano-vector carrys nano-medicine aims for liver[ J ]. China Journal o fMedical Engineering, 2002, 11 (6) : 75277. [5] LiMu, Pei-Hsing Seow, Sheu-NgoAng,etal. Study on surfactant coating of polymeric nanoparticles for controlled delivery of anticancer drug[J].ColloidPolym Sci, 2004, 283: 58-65.
同类课题研究水平概述
- 脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是一种高度致残的中枢神经系统（Cental nervous system CNS）损伤性疾病,对其治疗一直是医学界研究的难题。药物治疗作为脊髓损伤治疗的基本策略之一，一直为人们所重视。随着生物材料技术的发展和纳米科技在医学领域的应用，超顺磁性纳米颗粒作为一种新型的载药系统成为研究的热点，目前在肿瘤治疗等方面的试验研究较成熟。然而血脊髓屏障的存在以及脊髓损伤后损伤局部血运的特殊性成为这种载药系统输送治疗药物到达脊髓靶部位的一大挑战。在高级脊椎动物，血脊髓屏障( blood spinal cord barrier,BSCB)是由星形胶质细胞附着于毛细血管壁的血管周足与毛细血管内皮细胞的紧密连接所组成，BSCB可以有效地组织细胞间大分子的运动，包括血浆蛋白，但血脊髓屏障为中枢神经系统提供稳定微环境的同时，也限制了某些大分子药物的疗效。同时存在于肝、脾、骨髓等组织中的网状内皮系统（RES）的吞噬作用也影响了其功能的发挥。 磁性脂质体是近年来国内外大力研究的一种新型靶向药物载体,这种载体可使药物同时具有生物功能、磁靶向功能和治疗功能,因此具有更大的应用前景。但是目前的磁性脂质体大都存在着许多不可避免的缺点,例如体内循环时间短,物理和化学稳定性不足,囊泡表面缺少靶向位点及磁性脂质体水溶液中分散性不好等 作为一种新的超顺磁性氧化铁（SPIO）纳米粒子，它同样也是一种组织特异性核磁共振对比剂。这种具有超顺磁性的氧化铁颗粒分布于组织后，能显著地造成外加磁场的不均匀 ,加速了质子去相位过程,缩短了组织的T2加权驰豫时间,在MRI梯度回波(GRE)和自旋回波(SE)序列中,使组织信号降低从而产生较强的T2负性对比效应。在活体成像方式中，核磁共振能提供近细胞级分辨率的图像和整体的影像，具有较高敏感度和高分辨率因此通过MRI示踪该载药系统，可以了解其在宿主体内的生物分布及在脊髓损伤局部的浓集、扩散情况。
