納米載體正被廣泛研究作為癌癥和基因治療等藥物輸送系統(tǒng)。研究了嵌段共聚膠束(LMP)作為黏附性眼部給藥載體。采用多參數(shù)表面等離子體共振(MP-SPR)測(cè)定了粘蛋白表面膠束和殼聚糖的相互作用參數(shù)。隨著納米顆粒中苯硼酸(PBA)含量的增加，膠束粘附力略有增加。

      在另一項(xiàng)研究中，使用MP-SPR測(cè)量了C3b分子與脂質(zhì)體的結(jié)合。C3b是先天免疫系統(tǒng)的一部分，它作為一種調(diào)理劑增強(qiáng)吞噬作用(更具體地說，標(biāo)記細(xì)胞進(jìn)行吞噬)。C3b對(duì)聚乙二醇化寡聚胍脂質(zhì)修飾(OGP + PEG)脂質(zhì)體的親和力為K_D = 7.2 × 10^?8 M，表面質(zhì)量密度Γ = 120 ~ 200 ng/cm²。不含PEG的脂質(zhì)體上的結(jié)合水平較高。

簡介

       納米載體的臨床安全性可以通過降低其免疫原性或增加其細(xì)胞靶向能力來提高。納米載體也被廣泛優(yōu)化，以改善藥物在嚴(yán)密的生物屏障上的傳遞，這些生物屏障是難以克服的，如血腦和血血管屏障。

      表面等離子體共振(SPR)是一種實(shí)時(shí)、無標(biāo)記地測(cè)量分子相互作用(如藥物和蛋白質(zhì)相互作用)的常用方法。多參數(shù)表面等離子體共振(MP-SPR)將SPR的適用性從分子相互作用測(cè)量擴(kuò)展到納米顆粒/靶標(biāo)和納米顆粒/細(xì)胞相互作用的更基本的研究，包括材料表征。

     MP-SPR儀器可以在寬角度掃描范圍(40-78度)和多個(gè)波長下進(jìn)行獨(dú)特的測(cè)量，因此使其成為納米顆粒和細(xì)胞研究的寶貴系統(tǒng)。MP-SPR實(shí)時(shí)測(cè)量吸附，同樣的測(cè)量允許計(jì)算層厚度。此外，MP-SPR Navi?儀器流體很容易調(diào)節(jié)納米顆粒和樣品的研究，同時(shí)仍然保持無堵塞的操作。

    MP-SPR儀器的光學(xué)設(shè)置可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)光學(xué)參數(shù)。參數(shù)的相互關(guān)系允許使用PureKinetics?功能對(duì)干擾體信號(hào)進(jìn)行簡單的在線表征，并允許對(duì)體進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。當(dāng)使用改變緩沖液時(shí)，或者當(dāng)不存在最佳參考表面時(shí)，例如在分子或納米顆粒與脂質(zhì)層或材料相互作用期間，這是非常有用的。

材料和方法

研究一

      合成了一系列嵌段共聚物膠束(LMP =聚(L -丙交酯)-聚(b-聚(甲基丙烯酸-co-3-丙烯酰胺苯基硼酸))，其中苯基硼酸(LMP-0、LMP-5、LMP-10、LMP-20和LMP-30)的用量增加。通過動(dòng)態(tài)光散射測(cè)定，脂質(zhì)體的大小從36 nm (LMP-0)到64 nm (LMP-30)不等。脂質(zhì)體和殼聚糖在粘蛋白表面相互作用50分鐘(圖1.A)。以殼聚糖(1 mg/mL)相互作用為陽性對(duì)照，觀察其對(duì)粘膜粘附的影響。在100 μg/mL牛頜下腺粘蛋白(4 kDa)中，20℃孵育24小時(shí)，形成粘蛋白層。SPR測(cè)量使用SPR Navi?200儀器在模擬淚液(STF;23.1mM KCl, 20.0mM NaHCO₃, 1mM CaCl₂·2H₂O, 113.5mM NaCl;pH 7.4)，流速50 μL/min，溫度22℃。

研究二

     Kari等人(2016)測(cè)量了人類天然補(bǔ)體成分C3b (180 kDa)與修飾脂質(zhì)體的相互作用動(dòng)力學(xué)。涂有羧甲基葡聚糖水凝膠(6 kDa)的金傳感器載玻片用十二烷基脂質(zhì)錨點(diǎn)功能化，然后將脂質(zhì)體固定在表面(圖1.B)。研究了帶和不帶聚乙二醇的低聚胍基脂衍生物(OGD)帶正電荷的脂質(zhì)體。MP-SPR測(cè)量采用SPR Navi?200-L儀器(每個(gè)流道分別在670 nm和785 nm波長處)，溫度為20℃，流速為100 μL/min。所研究的C3b濃度分別為0.00833、0.0833和0.833 μM。使用TraceDrawer?和LayerSolver?軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖1所示。(A)多參數(shù)表面等離子體共振(MP-SPR)測(cè)量納米顆粒與表面固定化分子的結(jié)合:研究了嵌段共聚物膠束(LMP)與黏液表面的結(jié)合，用于黏液黏附眼部給藥。(B)分子與表面附著納米顆粒的結(jié)合:研究了調(diào)理劑C3b與改性脂質(zhì)體基納米顆粒的結(jié)合，以評(píng)估納米載體的免疫反應(yīng)。

結(jié)果和討論

研究一

      總的來說，主要目標(biāo)是提高眼科藥物的生物利用度。研究了黏附納米載體以改善藥物的眼部遞送。隨著納米粒子PBA含量的增加，LMP膠束的黏附性增加，然而，表面出現(xiàn)飽和，因此額外的PBA并沒有大大增加黏附性(圖2)。結(jié)果表明，更高的PBA成分可能不會(huì)顯著地對(duì)臨床結(jié)果更有利。

圖2所示：測(cè)定了不同苯基硼酸(PBA)含量(LMP-0、-5、-10、-20和-30)的嵌段共聚物膠束與粘蛋白的結(jié)合。膠束的黏附力隨PBA含量的增加而增加，并在LMP-10后達(dá)到平穩(wěn)期。以殼聚糖與粘蛋白結(jié)合為陽性對(duì)照。在MP-SPR固定角度模式下進(jìn)行測(cè)量。

研究二

       研究了脂基納米載體的免疫反應(yīng)。與有PEG的脂質(zhì)體表面相比，無PEG的OGD表面上C3b結(jié)合的MP-SPR響應(yīng)明顯更大(圖3)。無PEG的OGD脂質(zhì)體上C3b的表面質(zhì)量密度(Γ)為~410 ~ 680 ng/cm²，聚乙二醇化脂質(zhì)體上C3b的表面質(zhì)量密度為Γ ~120 ~ 200 ng/cm²。C3b對(duì)OGD脂質(zhì)體的親和力K_D = 3.8 × 10^?8 M，對(duì)OGD + PEG脂質(zhì)體的親和力KD = 7.2 × 10^?8 M明顯較弱。由此可見，不含PEG的OGD脂質(zhì)體誘導(dǎo)的活化相關(guān)反應(yīng)較大。這可能導(dǎo)致補(bǔ)體系統(tǒng)(免疫系統(tǒng)的一部分)的表面誘導(dǎo)激活。

圖3。C3b與低聚胍脂修飾(OGD)脂質(zhì)體的結(jié)合。不含PEG的脂質(zhì)體的結(jié)合明顯更強(qiáng)。測(cè)量在MP-SPR的角掃描模式下進(jìn)行。

       除了相互作用外，還使用LayerSolver?軟件測(cè)定脂質(zhì)層厚度和折射率。OGD脂質(zhì)體層厚40.4±9.3 nm，聚乙二醇化OGD脂質(zhì)體層厚44.4±4.2 nm(圖4)。

圖4。測(cè)定脂質(zhì)體沉積前后的全SPR曲線。使用LayerSolver?計(jì)算脂質(zhì)體層的厚度(d)和折射率(n)。

結(jié)論

       MP-SPR Navi?是納米載體開發(fā)的優(yōu)秀工具。它可以實(shí)時(shí)測(cè)量納米粒子的相互作用，無需標(biāo)記。MP-SPR還可以計(jì)算層厚度和折射率，這可以用來確保顆粒在表面的構(gòu)象。MP-SPR方法基本上適用于測(cè)量任何材料，因此可以研究金屬、聚合物和脂質(zhì)納米顆粒。使用納米顆粒的檢測(cè)可以被安排在傳感器表面(圖1B)，或者它們可以自由地漂浮在修改后的傳感器表面上方的緩沖流中(圖1A)，從而為檢測(cè)開發(fā)提供了幾種選擇。