编号：YYHY00983

篇名：基于介孔二氧化硅的海藻糖冷冻保护剂装载与释放性能研究

作者： 郝泽箫

关键词： 细胞治疗; 冷冻保护剂; 海藻糖; 介孔二氧化硅;

机构： 大连理工大学

摘要： 随着生物医学的发展,细胞治疗技术在临床上的应用变得越来越广泛。细胞的有效冷冻保存是细胞治疗供应链中细胞保持活力和功能的关键,然而传统冷冻保护剂二甲基亚砜（DMSO）的毒性限制了细胞治疗产品冻存技术的应用。近年来,科学家研究将非渗透性冷冻保护剂海藻糖递送进细胞内,以实现无DMSO条件下细胞治疗产品的有效冻存。然而目前递送海藻糖的载体局限于聚合物纳米颗粒,存在制备复杂、物化特性难以调控、难以大批量制备等问题,阻碍了细胞治疗及冻存技术的发展。 针对上述问题,本文探究了将制备简便、物化特性可控的介孔二氧化硅（MSN）作为海藻糖递送载体的可行性。首先,通过溶胶凝胶法和双相合成法制备了不同粒径和不同孔径的介孔二氧化硅;其次,通过共缩合法和后修饰法在MSN表面上修饰不同的官能团,并通过透射电镜、动态光散射、傅里叶变换红外光谱、热重分析等方式表征修饰后MSN的物化性质;最后,将不同粒径、不同孔径和不同表面官能团修饰的介孔二氧化硅用于装载海藻糖,使用热重分析仪表征MSN的海藻糖装载量,使用透析法表征不同表面官能团修饰MSN的海藻糖释放效率,建立介孔二氧化硅的物化特性与其递送海藻糖能力之间的构效关系。 基于溶胶凝胶法探究了实验参数对MSN粒径的影响,实验结果表明,pH是影响介孔二氧化硅粒径的关键因素。在两种pH条件下,通过优化实验条件成功制备了形貌呈规整球形、粒径分布均匀的粒径分别为100和200 nm的MSN（分别记为MSN100和MSN200）,孔径为3 nm;利用双相合成法制备了大孔径树枝状介孔二氧化硅,形貌呈规整球形,粒径约为200 nm,孔径为7 nm。利用共缩合法制备了氨基修饰的介孔二氧化硅（MSN100@NH2）,以及后修饰法制备了羧基（MSN100@COOH）和聚乙二醇修饰（MSN100@PEG）的介孔二氧化硅,水力学粒径均在130～140 nm,粒径分布均匀,在去离子水中的电位分别为+32 mV、-27 mV和-21 mV。将不同物化特性的介孔二氧化硅用于装载海藻糖,结果表明,同等孔径条件下,小粒径的MSN100的海藻糖装载量（3.1%±0.7%）显著高于大粒径MSN200;同等粒径条件下,大孔径的DMSN的海藻糖装载量（4.7%±0.7%）显著高于小孔径MSN200;MSN100@COOH的海藻糖装载量（0.9%±0.7%）显著低于MSN100,MSN100@NH2的海藻糖装载量（4.9%±0.4%）和MSN100@PEG的海藻糖装载量（13.1%±1.2%）显著高于MSN100,可能是由于单位面积的氨基和聚乙二醇为海藻糖提供了更多的吸附位点;并且氨基和聚乙二醇修饰的介孔二氧化硅在最初的3 h内可快速释放海藻糖,累计释放率分别为80%和24%。本研究表明,实验制备的MSN100@NH2和MSN100@PEG具有更高的海藻糖装载量和更快的释放效率。制备简便、物化特性可控的介孔二氧化硅具有作为海藻糖纳米递送载体的潜力,有望突破目前海藻糖纳米载体局限于聚合物纳米颗粒的限制,为细胞治疗产品的高效冻存提供了实验基础,对推动细胞治疗市场的发展有重要意义。