2015年11月17日
本研究描述了一种合成超小生物相容性纳米颗粒群体的方法,以及若干 体外 用于评估其细胞相互作用的方法。
本实验的总体目标是合成超小量的生物相容性纳米颗粒,表征其物理特性,并研究颗粒与细胞之间的相互作用。首先采用相变温度法合成脂质纳米颗粒,在此过程中,脂质和表面活性剂最初共同熔融。
加入特定量的水后,将混合物加热至发生相分离。随后持续搅拌混合物,直至形成纳米乳液,且固体脂质纳米颗粒(SLN)的合成完成。接下来,采用动态光散射(DLS)技术测定颗粒大小和多分散性。
差示扫描量热法(DSC)是另一种用于测定熔点和熔融潜热的技术,可进一步表征颗粒。最终,荧光显微镜和流式细胞术可用于研究颗粒与细胞之间的相互作用。与现有的高能方法(如超声处理、微流控和高压均质)相比,该技术的主要优势在于其是一种相对温和的合成方法,既简单又具有可扩展性。合成LNS时,将0.6毫克荧光染料或其他亲脂性化合物与0.10克直链烷烃或脂质混合。
在15毫升小瓶中,将组分于90摄氏度下核心熔化并搅拌,加入0.11克线性非离子表面活性剂。然后将所得混合物在90摄氏度下熔融并搅拌。接着,向混合物中加入1.79克无菌水,加热至90摄氏度,并目视监测溶液,直至观察到两相。
现在搅拌混合物,直至形成透明的纳米乳液。同时制备另一份不含荧光染料的纳米乳液作为对照样品。随后使用无菌的0.2微米滤器对每种纳米乳液进行进一步灭菌。
使用动态光散射(DLS)技术,通过玻璃样品池在仪器中测定S lns的粒径及其多分散性。在测量样品之前,应先按照制造商提供的标准品制备和测量方案,测定两种已知标准品的粒径,以验证仪器性能。随后,依次测量各制备好的样品。设定运行时间为100秒,采用水的折射率以及20摄氏度时水的黏度进行计算。
报告平均粒径和粒径分布的多分散性,以研究SLNs的热行为。首先使用DSC,用移液器将SLNs转移至质量约为25毫克的40微升铝坩埚中。使用通用压盖机将坩埚密封,以尽量减少DSC扫描过程中的水分流失。在测量每种纳米乳剂时,温度范围为5至80摄氏度,从DSC曲线图中报告熔点及熔融潜热,其中谷值代表熔点,曲线下方面积的积分代表熔融潜热。
在DSC图谱中,除以材料量表示熔融相变的潜热。按照制造商的说明,将原代人成纤维细胞接种于人皮肤成纤维细胞培养液中。添加低血清生长补充剂,在37°C、5%二氧化碳的湿润环境中培养细胞,并在细胞融合度达到80%时进行传代,用于后续MTT检测和成像分析的细胞接种。
在96孔板中以每孔20,000个细胞的密度接种。将细胞在37摄氏度下孵育过夜,使其达到平衡状态,然后在零时间点暴露于SLN。将SLMs用完全培养基稀释至所需脂质浓度,每孔加入10 µL,分别添加至96孔板的各重复孔中。与SLNs孵育24小时后,按照制造商的说明书采用MTT法测定细胞活力。洗涤细胞一次,并向每孔加入100 µL新鲜培养基。
将对照孔用70%甲醇溶液孵育10分钟以终止细胞生长,随后更换为新鲜培养基。向每孔微孔板中加入10微升MTT试剂,37摄氏度孵育过夜。经过过夜孵育后,每孔加入100微升提供的去垢剂溶液,以溶解细胞内形成的甲臜晶体。根据制造商说明书,将细胞在去垢剂溶液中于室温孵育3小时,然后测定吸光度值。
使用微孔板读数仪为显微镜观察做准备。用无菌磷酸盐缓冲液洗涤成纤维细胞两次。在成纤维细胞给予l ns处理后的特定时间点,用冰冷的70%甲醇固定细胞10分钟。
孵育10分钟后,在使用倒置显微镜采集图像前,将甲醇替换为磷酸盐缓冲液(PBS)。所制备的S型SLN得到平均粒径为18.59纳米、多分散性为5.83的空白S LNS,以及载有尼罗红的SLM,其平均粒径为16.87纳米,多分散性为4.47,通过MTT法测定。通过测定细胞代谢的剂量-反应效应,发现随着颗粒浓度的增加,细胞活力下降。
单独暴露于SLN与暴露于载有尼罗红的SLN之间,细胞毒性未观察到明显差异。同时,通过显微观察评估细胞在组织培养板上的贴壁情况,并采集聚苯乙烯表面的图像,以展示随时间推移具有代表性的细胞形态及荧光颗粒的摄取情况,所用剂量为每毫升5微克。
暴露后两小时观察到脂质颗粒的摄取。通过流式细胞术检测尼罗红荧光强度,测定小鼠骨髓来源树突状细胞(B MDCs)对纳米颗粒的摄取水平。观察到所使用的SNS浓度与B MDCs中检测到的荧光量之间存在直接相关性。
观看本视频后,您应能够充分理解如何合成超小量的生物相容性纳米颗粒,表征其物理特性,并研究纳米颗粒与细胞之间的相互作用。
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本研究介绍了一种合成超小群体生物相容性纳米颗粒的方法,并通过多种体外实验方法评估其细胞相互作用。
固体脂质纳米颗粒(SLNs)为细胞内靶向提供了一种可扩展且生物相容的平台,能够在发现研究工作流程中精确调控细胞信号传导和基因表达。通过相变温度法制备这些纳米颗粒,可实现可重复的纳米颗粒生产,用于药物递送系统的临床前评价。该方法通过在相关细胞类型中表征纳米颗粒-细胞相互作用,提高了靶点验证的预测可靠性。
SLN的合成与表征贯穿从发现到临床前研究的连续过程,通过制剂优化和机制研究支持先导化合物的筛选。