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近年来,临床用血量的迅速增加与血源严重短缺,加上传统的输血方式容易造成众多疾病的传播以及天然血液储存期短等缺陷,导致血液供求矛盾的急剧加大,寻找安全有效的血液代用品已经引起了世界范围内的广泛关注。载血红蛋白基聚合物纳米微囊,尤其是粒径在100~200 nm范围内的微囊,作为第三代血液代用品近年来受到了众多的关注。和其它注射型纳米微粒一样,载血红蛋白基纳米微囊经静脉注射入体内后,会迅速地被单核吞噬细胞系统中的巨噬细胞所吞噬,直接影响其在血液中的循环时间,从而极大地影响其携氧载氧等生物学性能的发挥。因而如何构建长循环纳米微囊型血液代用品是第三代血红蛋白基血液代用品研究的关键之一。
表面电荷是影响纳米微球血液中循环时间的重要因素之一。为此,本实验采用可降解高聚物mPEG-PLA-mPEG作为壳材,用复乳/溶剂挥发法制备载牛血红蛋白的纳米微囊,通过制备过程中不同离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)及十二烷基硫酸钠(SDS)的引入来构建具有不同表面电位的载牛血红蛋白的纳米微囊。采用激光粒度分析仪、ζ电位仪和TEM对制得的纳米微囊的粒径、ζ电位、表面形貌下形态进行了表征,并对其悬浮液稳定性、冻干稳定性及细胞毒性进行了研究。通过体内动物实验全面考察了不同表面电荷对纳米微囊型血液代用品的血液循环时间及体内分布情况。
实验中制得的载血红蛋白基纳米微囊的平均粒径在200 nm以下且粒径分布窄,在透射电子显微镜下呈球形。未经修饰的纳米微球的表面电位为-20 mV左右,经CTAB和SDS修饰后,纳米微球的表面电位分别为+5.0 mV和-36.0 mV左右。微囊悬浮液的稳定性实验结果表明,表面电位绝对值越高的微囊,在悬浮液中的稳定性就越好;同时对于聚合物纳米粒子而言,微囊表面的空间位阻效应也能影响悬液的稳定性。GLC和海藻糖冻干保护剂可以有效地防止冻干过程中纳米微球的团聚。体外细胞毒性实验结果表明,不同表面电位纳米微囊的细胞毒性均很低。体外细胞吞噬实验结果显示,CTAB修饰的纳米微球可以有效地躲避巨噬细胞的吞噬。
采用荧光标记法,用香豆素6对不同表面电位的纳米微囊进行荧光标记,考察不同纳米微球的血液循环时间和体内分布情况。结果表明,微囊表面电位是影响其血液循环时间的重要因素,表面电位绝对值较低的纳米微囊在血液循环中半停留时间有显著的提高。微囊在主要器官中的富集量也取决于微囊的表面电位,表面呈负电性的微囊更容易分布于肝脏及脾脏,而表面呈正电性的微囊在肺部的富集量相对较高。两种微囊在脑部和心脏的分布量都很少。
通过对纳米微囊表面电位对其体内循环时间及脏器分布的影响的研究,为长循环纳米粒子的研究提供了一定的理论依据。