磁性介孔二氧化硅用于藥物傳輸和光動力治療

汪文媚，吳伯岳，要 旸，高衛真,

(1.天津醫科大學基礎醫學院藥理學教研室，天津300070；2.天津醫科大學醫學檢驗學院，天津300203)

論著

磁性介孔二氧化硅用于藥物傳輸和光動力治療

汪文媚1，吳伯岳2，要 旸2，高衛真1,2

(1.天津醫科大學基礎醫學院藥理學教研室，天津300070；2.天津醫科大學醫學檢驗學院，天津300203)

目的：制備溫度和pH雙重響應的核殼結構磁性熒光介孔二氧化硅納米粒子用于抗腫瘤藥物傳輸以及協同光動力治療。方法：采用溶劑熱法、反相膠束法制備實心硅包覆的Fe3O4核，以改良的溶膠凝膠法制備介孔硅中間層，再以種子沉淀聚合法在介孔硅表面修飾溫敏聚合物殼層，得到Fe3O4@SiO2(F)@mSiO2(P)@P(NIPAM-co-AA)納米粒子。利用透射電子顯微鏡(TEM)對其形貌進行了表征。以鹽酸阿霉素為模型藥考察了該納米粒子對藥物的負載與釋放行為，并采用MTT比色法對其進行了體外細胞活性評價。結果：TEM表征結果顯示，該納米粒子平均粒徑約為300 nm。藥物負載與釋放結果表明，該納米粒子不僅具有較高的載藥量(206.75±17.59)μg/mg和包封率(68.91±5.86)wt%，藥物釋放也呈現明顯的溫度和pH依賴性。MTT結果表明，載藥的納米粒子在680 nm LED燈照射條件下與單用化學治療和光動力治療相比，對細胞的毒性明顯增大 (P<0.01)。結論：Fe3O4@SiO2(F) @mSiO2(P)@P(NIPAM-co-AA)納米粒子可作為一個抗腫瘤藥物載體，實現腫瘤化療和光動力治療的協同研究。

介孔二氧化硅；磁靶向性；刺激響應；藥物傳輸；光動力治療

自1992年美國Mobil公司首次合成MCM-41型高度有序的介孔二氧化硅材料以來[1]，介孔二氧化硅納米粒子(mesoporoussilica nanoparticles，MSNs)因其獨特的孔道結構、有序可調的孔徑大小、較高的比表面積和孔容、易于修飾的內外表面等特性[2],已廣泛應用于生物成像[3]、生物傳感[4]、藥物傳輸[5]、光動力治療[6]等生物醫學領域。近年來，基于MSNs的多功能刺激響應型納米載藥系統更是成為該領域的研究熱點[7]。光動力治療(photodynamic therapy，PDT)是一種新興的癌癥治療技術，是利用光敏劑在適當波長的光激發下將能量傳遞給周圍的氧分子產生單線態氧(1O2)及其它活性氧自由基,造成腫瘤細胞或組織的氧化損傷，具有低毒、創傷性小等優點[8]，但其療效卻由于光敏劑的疏水性、易聚集、單線態氧(1O2)產率低、靶向性差等因素而大大受到限制[9]。然而MSNs因其良好的結構特性，不僅可以作為一個高效的載體裝載疏水性光敏劑，同時其孔道結構也有利于增強氧分子與單線態氧的滲透性，因而受到廣泛關注[10]。磁性四氧化三鐵(Fe3O4)納米粒子擁有優越的磁學性能、良好的生物相容性等，在磁共振成像（MRI）、磁熱療、靶向藥物傳輸等方面應用前景廣泛[11]。本文為了實現藥物的靶向輸送、可控釋放以及化療和光動力治療的協同研究，并對藥物傳輸過程進行熒光示蹤，以摻雜異硫氰酸熒光素（fluorescein isothiocyanate，FITC）的實心硅包覆Fe3O4為核心，以摻雜光敏劑ZnPc的介孔硅為中間層，以交聯的聚N-異丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸為殼層，合成了溫度和pH雙重響應的核殼結構磁性熒光介孔二氧化硅納米材料Fe3O4@SiO2（F）@mSiO2（P）@P（NIPAM－co－AA）（以下簡稱FSMP－NPs），并對其做了形貌表征，同時，以鹽酸阿霉素（doxorubicin hydrochloride，DOX）為模型藥物對其載藥與可控釋放能力、光動力學治療效果、細胞毒性等進行了體外評價。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 細胞株 人宮頸癌Hela細胞株由天津市腫瘤醫院提供，本實驗室傳代保種。

1.1.2 實驗試劑 乙酰丙酮鐵、苯甲醇、FITC、3-氨丙基三乙氧基硅烷 (APTES)、N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、過硫酸鉀(KPS)、丙烯酸(AA，上海晶純生化科技股份有限公司)；油胺(西格瑪奧德里奇上海貿易有限公司)；聚氧乙烯醚(Brij58)、ZnPc、3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)、1,3-二苯基異苯并呋喃(DPBF，北京百靈威科技有限公司)；油酸、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、二甲基亞砜(DMSO)、正硅酸乙酯(TEOS，天津市光復精細化工研究所)；濃氨水(25%，天津市福晨化學試劑廠)；3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴鹽(MTT，碧云天生物技術研究所)；DOX (北京華奉聯博科技有限公司)。

1.1.3 實驗儀器 HT7700型透射電子顯微鏡（日本日立高新技術公司）；TU－1901雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；F－380熒光分光光度計（天津港東科技股份發展有限公司）；XL001WP01NRC 680 nm LED燈（深圳市希蘭光電有限公司）；Universal320R高速冷凍離心機（德國Hettich公司）；IS－RDD3臺式恒溫振蕩器（美國精騏有限公司）；Synergy 2化學發光檢測儀（美國BioTek公司）。

1.2 方法

1.2.1 FSMP-NPs的合成

1.2.1.1 Fe3O4納米粒子的合成：采用溶劑熱法制備Fe3O4納米粒子。將0.706 g乙酰丙酮鐵、1.9mL油酸、1.9mL油胺分別加入20mL苯甲醇中，磁力攪拌得到橙黃色均一溶液，轉入聚四氟高壓反應釜中，密封加熱至200℃反應10 h。將反應釜冷卻至室溫，得到黑色磁性納米粒子，磁分離，沉淀用無水乙醇洗3次，每次20mL，最后分散于10mL環己烷中待用，產量約150mg。

1.2.1.2 實心硅包覆Fe3O4納米粒子Fe3O4@SiO2(F)的合成：采用反相膠束法。首先10mg FITC和75 μLAPTES在5mL無水乙醇中避光反應24 h，反應產物于4℃保存。然后將2.8 g Brij58、0.15mL蒸餾水、1.5mLFe3O4環己烷溶液、0.56mL濃氨水分別加入11.25mL環己烷中，攪拌30min后，再分別加入1.0mLFITC-APTES溶液和1.5mLTEOS，50℃避光反應8 h。反應結束后，將合成產物磁分離，用無水乙醇洗3次，每次30mL。最后加至20mL無水乙醇中避光保存，產量約0.5 g。

1.2.1.3 介孔硅摻雜ZnPc包覆實心硅納米粒子Fe3O4@SiO2(F)@SiO2(P)的合成：采用改良的溶膠凝膠法。反應前，先將10mg ZnPc溶于100mLDMSO和乙醇的混合溶液中(體積比1：1)，放置24 h后，輕輕倒出上清液得ZnPc飽和溶液。在250mL三頸瓶中，分別加入含0.4 g Fe3O4@SiO2(F)納米粒子的乙醇溶液、0.34 g CTAB、1.0mL濃氨水和108mL蒸餾水，補加無水乙醇使反應體系為160mL；超聲10 min后，再分別加入60mLZnPc飽和溶液和0.6mL TEOS，室溫攪拌8 h。反應結束后，將合成產物磁分離，無水乙醇洗3次，每次30mL。最后加至20mL無水乙醇中保存，產量約0.4 g。

1.2.1.4 MPS修飾的Fe3O4@SiO2(F)@mSiO2(P)納米粒子的合成：將含0.3 g Fe3O4@SiO2(F)@SiO2(P)納米粒子的乙醇溶液(未除CTAB)、300μLMPS以及相應體積的無水乙醇分別加入250mL三頸瓶中，使反應總體系維持在150mL，80℃攪拌3 h。反應結束后，磁分離，沉淀用20mL無水乙醇洗2次，并將產物轉入截留分子量為3 500的透析袋中，利用索氏提取原理，用乙醇洗滌CTAB 24 h。最后將洗滌后產物磁分離，用10mL無水乙醇洗1次、50mL蒸餾水洗5次，得到MPS修飾的Fe3O4@SiO2(F)@mSiO2(P)納米粒子，并轉移至8mL蒸餾水中保存，產量約120mg。

1.2.1.5 FSMP-NPs的合成：采用種子沉淀聚合法。將含0.1 gMPS修飾的Fe3O4@SiO2(F)@mSiO2(P)納米粒子超聲分散于20mL蒸餾水中后，轉移至100mL三頸瓶中，再將0.45 g NIPAM、0.05 g AA和0.025 gMBA溶于30mL蒸餾水中后加入其中。機械攪拌下通氬氣，待溫度上升至75℃時，加入0.015 g KPS，繼續反應5 h。反應結束后，磁分離，用100mL蒸餾水洗5次以除去未反應的單體和聚合物，得到多功能磁性介孔二氧化硅納米粒子Fe3O4@SiO2(F) @mSiO2(P)@P(NIPAM-co-AA)，并將其分散于20mL蒸餾水中，保存待用，產量約60mg。

1.2.2 FSMP-NPs的表征 FSMP-NPs的形貌采用透射電子顯微鏡(TEM)進行觀察。將FSMP-NPs分散于蒸餾水中，配成10μg/mL溶液，超聲分散均勻。然后用滴管將溶液滴1滴在覆有碳膜的銅網上，室溫干燥后，置于透射電子顯微鏡下觀察。用熒光分光光度計測量FSMP-NPs的熒光強度。將FSMPNPs分散于水溶液中，并置于磁鐵附近，觀察其水分散性及磁響應性。

1.2.3 單線態氧(1O2)的檢測 將750μLDPBF(300 μg/mLDMSO溶液)加到29.25mLFSMP-NPs溶液(300μg/mLDMSO溶液)中，DPBF終濃度為7.5μg/ mL。將混合液分成9管，每管3mL，分別使用680 nm LED燈照射0、0.5、1、2、4、6、8、10min以及避光保存10min。另以7.5μg/mLDPBF的DMSO溶液以同樣方式處理作為對照。采用UV-vis光譜掃描,記錄各組在417 nm處的吸光度值。

1.2.4 藥物負載實驗 將10mg FSMP-NPs加到10 mL含0.3mg/mLDOX的0.01mol/L磷酸鹽緩沖液(pH 7.4)中，超聲混合均勻后，放于恒溫振蕩器中避光振蕩24 h(25℃，200 r/min)。將載藥后產品離心分離(5 000 r/min，5min)，收集上清液，沉淀用上述緩沖液洗2次，每次10mL以洗去表面吸附的DOX，最后將洗液與上清液混合，采用UV-vis光譜掃描，測定其在480 nm處的吸光度。利用事先繪制好的DOX標準曲線計算游離藥物含量，再計算藥物負載量和包封率。沉淀放于4℃冰箱保存，后續做釋放實驗。

1.2.5 藥物釋放實驗 取4管載藥后的DOXFSMP-NPs沉淀約12mg，分別加入5mL 0.01mol/L磷酸鹽緩沖液(pH 7.4)和0.01mol/L乙酸鹽緩沖液(pH 5.5)，放于37℃或25℃恒溫振蕩器中振蕩(200 r/min)。每管分別振蕩2、4、6、8、23、26、32和48 h后，將DOX-FSMP-NPs溶液離心分離(5 000 r/min，5min)，小心吸取上清液3mL(并補加等體積新的緩沖液繼續振蕩)。采用UV-vis光譜掃描，并記錄各上清液在480 nm處的吸光度，利用事先繪制好的DOX標準曲線計算藥物累積釋放率。

1.2.6 細胞毒性實驗 采用MTT比色法檢測細胞活性。Hela細胞培養于含10%胎牛血清、1%雙抗(100U/mL青霉素，100μg/mL鏈霉素)的RPMI1640培養基中，并放于37℃、含5%CO2的飽和濕度培養箱中培養，每隔2 d傳代1次，取對數生長期細胞進行實驗。

為了評價FSMP-NPs的細胞生物相容性，用0.25%胰蛋白酶消化細胞后制成單細胞懸液，按每孔約5×103個細胞密度接種于96孔板中，每孔終體積為200μL，并設置只含有培養基的孔作為調零孔。在培養箱中培養24 h后，細胞換液，向實驗孔中分別加入不同濃度的FSMP-NPs溶液10μL，使其終濃度分別為40、50、60和75μg/mL，每個濃度設置3個平行孔，以只加入10μL 0.01mol/L磷酸鹽緩沖液(pH 7.4)的孔作為對照孔。繼續培養24 h后，每孔加入20μLMTT(5mg/mL)溶液，4 h后小心吸棄培養液，每孔加入150μLDMSO，置搖床上低速振蕩10min，使結晶物充分溶解。用化學發光檢測儀測定每孔在570 nm波長處的吸光度，按以下公式計算細胞存活率。

CV(%)=(A-A0)/(A1-A0)×100%

CV為細胞存活率，A為實驗孔OD值，A0為調零孔OD值，A1為對照孔OD值。

對于化療、光動力治療以及化療和光動力治療的協同研究，分別向細胞中加入終濃度為10μg/mL的純DOX，60μg/mL的DOX-FSMP-NPs(DOX濃度為10μg/mL)，50μg/mL的FSMP-NPs(以下簡稱FSMP-NPs+Light)以及60μg/mL的DOX-FSMPNPs(DOX濃度為10μg/mL)(以下簡稱DOX-FSMPNPs+Light)，并使用680 nm LED燈照射10min，隨后采用上述MTT比色法進行細胞毒性測試。

2 結果

2.1 FSMP-NPs的表征

2.1.1 FSMP-NPs的微觀形態 通過透射電子顯微鏡對FSMP-NPs的形貌進行觀察。由圖1A可看到FSMP-NPs呈現出良好的球形形狀，具有優異的單分散性，平均粒徑約為300 nm。由圖1B可清晰地看到FSMP-NPs有著規則的孔道結構，并且可觀察到其中包裹了黑色納米粒子。

2.1.2 FSMP-NPs的磁性 由圖2可知，FSMP-NPs在無磁場存在條件下在水中分散均勻，而在有磁場存在下，FSMP-NPs立即聚集到磁場附近，水溶液呈無色透明狀態，并且無FSMP-NPs游離出來。

圖1 FSMP-NPs的透射電鏡表征圖(A.×15 000,B.×120 000)Fig 1 TEM im agesof FSMP-NPs

圖2 FSMP-NPs在無(A)和有(B)磁場存在條件下的水分散性Fig 2 Thewater dispersibility of FSMP-NPs in absence of(A)and in presenceof(B)magnetic field

2.1.3 FSMP-NPs的熒光光譜分析 由圖3可知，當用470 nm激發時，FSMP-NPs僅在520 nm處出現了一條發射峰，與FITC的發射峰相對應；當改變激發波長到604 nm時，僅在675 nm處出現了一條發射峰，與ZnPc發射峰相對應。

圖3 FITC(A),FSMP-NPs(B)(470 nm激發)和FSMP-NPs(C), ZnPc(D)(604 nm激發)的相對熒光強度Fig3 Norm alized fluorescence intensity of FITC(A),FSMP-NPs (B)excited at470 nm and FSMP-NPs(C),ZnPc(D)excited at 604nm

2.2 單線態氧 (1O2)的檢測結果分析 DPBF可與1O2不可逆結合產生內過氧化物，使其在417 nm處的吸光度降低。圖4是用680 nm LED燈在不同時間照射下FSMP-NPs+DPBF以及DPBF在417 nm處的吸光度變化。由圖4A可知，在FSMP-NPs+ DPBF條件下，隨著照射時間的延長，DPBF在417 nm處的吸光度持續下降；然而在只有DPBF的條件下，隨著照射時間的延長，并沒有看到明顯的吸光度降低(圖4B)。

2.3 藥物負載結果分析 DOX在480 nm處有很強的紫外吸收峰，將DOX溶液稀釋成特定濃度，測定其在480 nm處的吸光度，得到DOX的濃度-吸光度標準曲線y=0.016 0x+0.0034,R2=0.999。由標準曲線計算得FSMP-NPs的平均載藥量和包封率分別為(206.75±17.59)μg/mg、(68.91±5.86)wt%。

2.4 藥物釋放結果分析 通過DOX釋放曲線y= 0.024 1x+0.020 1，R2=0.999(pH 5.5)和y=0.014 8x+ 0.014 3，R2=0.996(pH 7.4)計算藥物累積釋放率。所得結果見圖5，在溫度為37℃時，pH 5.5條件下DOX在48 h的累積釋放率高達40 wt%，而在pH 7.4條件下累積釋放率卻不足10wt%；在溫度為25℃時，pH 5.5條件下DOX在48 h的累積釋放率約為30wt%，而在pH 7.4條件下的累積釋放率只有5 wt%。

2.5 細胞毒性實驗結果分析 由圖6A可知，當FSMP-NPs濃度為50μg/mL時，平均細胞存活率約為88%，對細胞基本沒有毒性(P=0.144)；當濃度為60μg/mL時，平均細胞存活率約為77%，開始表現出細胞毒性(P=0.013)。由圖6B可知，DOX-FSMPNPs組即化療組和FSMP-NPs+Light組即光動力治療組的細胞存活率分別為 (38.63±2.32)%、(60.87± 8.13)%，且兩者協同治療組DOX-FSMP-NPs+Light組的細胞存活率降低到了(20.63±2.55)%，差異具有統計學意義(P<0.01)。

圖6 不同濃度FSMP-NPs對Hela細胞存活率的影響 (A)以及在含FSMP-NPs濃度為50μg/m L,DOX濃度為10μg/m L時不同條件下對Hela細胞存活率的影響(B)Fig 6 Viability of Hela cells(A)treated w ith FSMP-NPsatdifferent concentrationsand(B)treated w ith FSMP-NPs,FSMP-NPs+Light,free DOX,DOX-FSMP-NPsand DOX-FSMP-NPs+Light(theconcentration of FSMP-NPsis50μg/m L and DOX is10μg/m L)

3 討論

基于介孔二氧化硅的有機無機核殼結構納米粒子作為藥物傳輸載體已經引起了極大的關注。2001年首次報道MSNs作為納米載體用于輸送藥物分子[12]，但當時仍缺乏對藥物分子實現控釋的概念。近年來，研究者把目光主要集中在以MSNs為主材料的多功能刺激響應納米載體系統。由于惡性腫瘤組織的溫度比正常組織稍高，pH值比正常組織低[13]，因此可以利用此特點來實現抗腫瘤藥物的控釋。聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)是一種常用的溫敏性聚合物，當加熱到其最低臨界相轉變溫度(LCST)32℃以上時，會發生從親水的溶脹狀態到疏水的蜷縮狀態的轉變，與親水性單體共聚可以提高其LCST[14]。聚丙烯酸(PAA)是一種重要的對pH敏感的親水性聚合物，因具有良好的生物相容性，已經廣泛用于pH響應性藥物載體的制備[15]。

本文為了實現藥物的靶向輸送和可控釋放，合成了溫度和pH雙重響應的磁性熒光介孔二氧化硅納米粒子，透射電鏡結果表明，磁性納米粒子Fe3O4被成功地包覆進二氧化硅殼層中，形成具有核殼結構的磁性介孔二氧化硅納米粒子(圖1)，且磁性實驗表明該納米粒子具有優異的磁響應性(圖2)。圖3所示熒光測定結果說明，在407 nm和604 nm波長激發下，FSMP-NPs顯示了不同的熒光發射光譜，并與FITC和ZnPc發射譜相對應，說明FITC和ZnPc被成功地包覆在FSMP-NPs內。我們使用DPBF來考察所合成的藥物載體的1O2產生情況。從圖4A可以看出，隨著680 nm LED燈光的照射，DPBF在417 nm處的特征吸收不斷變小，而將DPBF與載體在非光照條件下共混10min其紫外吸收不會產生明顯變化；另一方面，使用上述光源單獨照射DPBF 10 min其紫外吸收也不會產生明顯變化。以上結果說明，DPBF紫外吸收下降，是由于680 nm光源照射載體，激發其中所含ZnPc產生的1O2所致。圖5給出的藥物釋放結果表明，我們所合成的藥物載體，其藥物釋放過程具有明顯的溫度和pH依賴性，達到了刺激響應性可控釋放的目的。MTT結果表明，當細胞培養環境中FSMP-NPs濃度為50μg/mL時并不表現出明顯細胞毒性，可以此濃度進行后續實驗(圖6A)。為了更有效地殺傷腫瘤細胞，我們將化療和光動力治療結合，并通過MTT法對治療效果進行體外評價。由圖6B可知，實驗采用60μg/mL DOX-FSMP-NPs+Light(DOX濃度為10μg/mL)為實驗組，通過與DOX-FSMP-NPs組、FSMP-NPs+Light組以及純DOX組的細胞存活率對比可以發現，采用化療和光動力聯合治療，其腫瘤細胞生存率明顯低于單獨進行光動力治療或化療，具有更好的腫瘤治療效果。

綜上，本實驗合成了一種基于磁性介孔二氧化硅的溫度/pH雙重響應性的藥物載體，通過在其中摻雜光敏劑ZnPc，有望實現針對腫瘤靶向性藥物和光動力的協同治療。

[1] Kresge C T,Leonowicz M E,Roth W J,et al.Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism[J].Nature,1992,359(6397)：710

[2] Slowing I I,Vivero-Escoto JL,Wu CW,et al.Mesoporous silica nanoparticlesas controlled release drug delivery and gene transfection carriers[J].Adv DrugDeliv Rev,2008,60(11)：1278

[3] Chen Y Y,Ma P A,Yang D M,et al.Multifunctional core-shell structured nanocarriers for synchronous tumor diagnosis and treatment in vivo[J].Chem Asian J,2014,9(2)：506

[4] Liu JL,LiC Y,Li F Y,et al.Fluorescence turn-on chemodosimeter-functionalized mesoporous silica nanoparticles and their application in cell imaging[J].JMater Chem,2011,21(20)：7175

[5]Kang X J,Cheng ZY,Yang DM,etal.Design and synthesisofmultifunctional drug carriers based on luminescent rattle-type mesoporoussilicamicrosphereswith a thermosensitivehydrogelasa controlled switch[J].Adv FunctMater,2012,22(7)：1470

[6] Teng IT,Chang Y J,Wang L S,et al.Phospholipid-functionalized mesoporous silica nanocarriers for selective photodynamic therapy of cancer[J].Biomaterials,2013,34(30)：7462

[7]Wu SH,Hung Y,Mou CY,etal.Mesoporoussilicananoparticlesas nanocarriers[J].Chem Commun,2011,47(36)：9972

[8] Celli JP,Spring B Q,Rizvi I,et al.Imaging and photodynamic therapy：mechanisms,monitoring,and optimization[J].Chem Rev, 2010,110(5)：2795

[9]Verma S,WattGM,MaiZM,etal.Strategies for enhanced photodynamic therapy effects[J].Photochem Photobiol,2007,83(5)：996

[10]Tu J,Wang T X,ShiW,et al.Multifunctional ZnPc-loaded mesoporous silica nanoparticles for enhancementofphotodynamic therapy efficacy by endolysosomal escape[J].Biomaterials,2012,33(31)：7903

[11]Hilger I,KaiserW A.Iron oxide-based nanostructures forMRIand magnetic hyperthermia[J].Nanomedicine,2012,7(9)：1443

[12]Vallet-Regi M,Ramila A,del Real R P,et al.A new property of MCM-41：Drug delivery system[J].Chem Mater,2001,13(2)：308

[13]Gerweck L E,Seetharaman K.Cellular pH gradient in tumor versus normal tissue：potential exploitation for the treatment of cancer[J]. Cancer Res,1996,56(6)：1194

[14]劉聰穎,胡建華,楊東,等.多重響應性介孔二氧化硅納米微球的制備及載藥研究[J].化學學報,2009,67(8)：843

[15]Wu H X,Tang L H,An L,et al.pH-responsive magnetic mesoporous silica nanospheres formagnetic resonance imaging and drug delivery[J].React FunctPolym,2012,72(5)：329

（2014-09-12收稿）

M agneticmesoporoussilica nanoparticles for drug delivery and photodynam ic therapy

WANGWen-mei1,WUBo-yue2,YAOYang2,GAOWei-zhen1,2
(1.Departmentof Pharmacology,Schoolof Basic Medical Sciences,Tianjin MedicalUniversity,Tianjin 300070,China;2.SchoolofMedical Laboratory,Tianjin MedicalUniversity,Tianjin 300203,China)

Objective：To prepare temperature-pH responsive and core-shell-structured magnetic fluorescentmesoporous silica nanoparticles for antitumor drug delivery and photodynamic therapy.Methods:First,the core of nonporous silica coated Fe3O4was prepared viasolvothermal reaction and reversemicellemethod,thenmesoporoussilicaas themiddle layerwas furthercoated on the coreby modified sol-gelprocess,and finally the Fe3O4@SiO2(F)@mSiO2(P)@P(NIPAM-co-AA)nanoparticleswere preparedwith the polymershell modified on themiddle layer through seed precipitation polymerization.Transmission electron microscopy (TEM)was carried out to characterize themorphologyof thenanoparticles.Doxorubicin hydrochloride(DOX)wasused asamodeldrug to investigate the drug loading and releasing behavior.And MTT assay was adopted to evaluate the biocompatibility and cytotoxicity of the nanoparticles.Results:The resultsof TEM showed that the average diameterof the nanoparticleswas300 nm.The drug loadingand releasing results indicated thatthe nanoparticlesexhibited an excellentdrug loading contentof(206.75±17.59)μg/mgand encapsulation efficiency of(68.91±5.86)wt%,and controlled drug releasing could beobtained by changing the temperatureorpH values.MTTassay showed thatthe cytotoxic effectofDOX-loaded nanoparticles irradiated with a 680 nm LED lamp was significantly higher than thatachieved by chemotherapy and photodynamic therapy alone.Conclusion:Fe3O4@SiO2(F)@mSiO2(P)@P(NIPAM-co-AA)nanoparticles could be used as an antitumor drug carrier to achievea synergistic effectby combining chemotherapyand photodynamic therapy.

mesoporous silicananoparticles;magnetic targeting;stimuliresponse;drug delivery;photodynamic therapy

R9

A

1006－8147（2015）01-0029-06

國家自然科學基金青年基金資助項目(21205087)

汪文媚(1989-)，女，碩士在讀，研究方向：納米材料在藥物傳輸方面的應用；通信作者：高衛真，E-mail：weizhengao33@163. com。