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매우 효과적인 표적 췌장 종양 치료를 위해 혈액 순환을 연장하고 생체 적합성을 개선한 레스베라트롤이 적재된 알부민 나노입자

초록

인간 혈청 알부민(HSA)은 세포막을 가로질러 내인성 및 외인성 물질을 운반하는 고유 단백질이자 중요한 운반체입니다. 여기에서, 우리는 매우 효과적인 표적 췌장 종양 치료를 위해 폴리에틸렌 글리콜(PEG) "브리지"(HRP-RGD NPs)를 통해 RGD(아르기닌-글리신-아스파테이트)를 접합하는 레스베라트롤(RV) 로딩된 HSA 나노입자를 설계하고 준비했습니다. HRP-RGD NP는 좁은 분포, 균일 분산 구형, 62.5 ± 4.21%의 RV 캡슐화 효율, 최대 RV 방출 비율이 58.4.2 ± 0이고 pH 2.8%인 120 ± 2.6nm의 평균 크기를 가지고 있습니다. 37°C RV의 체외 생체 적합성은 HSA 및 PEG로 코팅한 후 개선되었습니다. 공초점 형광 이미지는 HRP-RGD NP가 HRP NP 및 HRP-RGD NP와 비교하여 47.3 ± 4.6%의 가장 높은 세포 흡수율을 갖는 것으로 나타났으며, 이는 RGD 매개 효과에 기인합니다. 세포 계수 키트-8(CCK-8) 분석에 따르면 RV가 없는 HRP-RGD NP(HP-RGD NP)는 세포 독성이 거의 없지만 HRP-RGD NP는 유리 RV 및 HRP NP는 농도 의존적 ​​방식으로 세포 사멸 형태를 나타냅니다. 또한, 공식화된 PEG 및 HSA 코팅으로 HRP-RGD NP는 RV의 혈액 순환을 연장하여 약 5.43배(t1/2 ). 종양이 있는 마우스에 정맥 주사한 후, 종양 조직에서 HRP-RGD NP의 함량은 HRP NP 및 유리 RV보다 각각 약 3.01배 및 8.1배 높은 것으로 입증되었습니다. 이러한 결과를 바탕으로 HRP-RGD NP는 생체 내 항암 연구에 사용되었으며 35일 치료 동안 재발이 없고 생체 내 생체 적합성이 높으며 전신 독성이 유의하지 않은 모든 시험된 약물 중 최고의 종양 성장 억제 효과를 보여주었습니다. 이러한 결과는 혈액 순환이 연장되고 생체 적합성이 개선된 HRP-RGD NP가 높은 항암 효과를 가지며 암 치료에서 유망한 미래 응용 프로그램임을 보여줍니다.

<섹션 데이터-제목="배경">

배경

췌장암은 중앙 생존 기간이 6개월 미만이고 5년 생존율이 6%에 불과한 치명적인 질병입니다[1]. 췌장암의 전통적인 임상적 치료는 외과적 절제, 방사선 요법, 화학요법이 있다[2, 3]. 그러나 이러한 방법들은 불완전 절제 후 암세포가 퍼지고 방사선 치료 시 정상 세포에 심각한 독성을 일으키고 생존율이 떨어지는 등 심각한 부작용으로 인해 한계가 있을 수 있다[4]. 낮은 표적 효과와 높은 부작용도 화학 요법에서 항암제의 유용성을 제한했지만 점점 더 새로운 화학 요법제가 개발되고 있습니다. 합성 약물 외에도 많은 중국 허브 추출물이 특정 암 유형에 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. 포도, 콩과 같은 식물에서 추출한 천연 추출물인 레스베라트롤(Resveratrol, RV)[5]은 혈소판 응집, 혈관 확장 억제, 혈액 점도 감소에 널리 작용해 왔습니다[6, 7]. 그리고 최근 수십 년 동안 간, 유방암, 난소암과 같은 일부 암에서 뛰어난 항암 효과가 있는 것으로 밝혀졌습니다[8, 9]. 그러나 RV를 잠재적인 항암제로 활용하는 것은 낮은 용해도, 낮은 혈액 순환 및 선택성 부족과 같은 추가 임상 적용에 대한 몇 가지 단점이 있습니다[4, 10].

약물의 구조적 완전성을 보호한다는 전제 하에 캡슐화 전략은 많은 연구자들의 관심을 끌었으며, 이는 기존의 "자유" 약물에 비해 위에서 언급한 몇 가지 단점을 극복하는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다[11]. 예를 들어 용해도가 낮고 생체이용률이 낮고 빠른 신장 청소율이 낮고 세포 선택성이 증가할 수 있습니다[12]. 현재 리포좀, 고분자 기반 나노입자, 하이드로겔, 혈청 알부민 등의 캡슐화 방법이 많이 사용되고 있다[13,14,15,16]. 이러한 방법 중 혈청 알부민의 사용은 불용성 항암제를 전달하는 가장 흥미로운 운반체 중 하나가 되었습니다. 내인성 단백질인 인간 혈청 알부민(HSA)은 독성이 없고 비면역원성을 나타내며 생체 적합성이 뛰어납니다[17]. 약물 전달을 위한 고분자 단백질 운반체로 널리 사용되었습니다[18]. 따라서 HSA는 친유성 약물의 용해도를 향상시킬 수 있습니다. 더욱이, 표면에 작용성 카르복실기와 아미노기가 존재하면 알부민 나노입자의 표면 작용화가 촉진된다[19, 20]. 예를 들어, 공유 결합을 통해 알부민 나노 입자의 표면은 형광 염료, 표적 분자 및 기능적 RNA로 장식될 수 있습니다[21, 22]. 또한 PEG와 같은 친수성 고분자로 쉽게 기능화하여 혈액 순환을 연장할 수 있습니다[23].

이 연구에서 HSA는 PEG "다리"(HRP-RGD NPs)를 통해 종양 표적 분자인 아르기닌-글리신-아스파테이트(RGD)로 표면 기능화된 나노 약물로 친유성 RV를 캡슐화하는 데 사용됩니다. 준비된 HRP-RGD NP는 시험관 내 및 생체 내 생체 적합성이 우수하고 혈액 순환이 연장됨을 보여줍니다. 세포 흡수 및 생체 내 종양 생체 분포도 또한 PANC-1 세포에서 표적화 가능성을 검증하기 위해 평가되었습니다. 또한, HRP-RGD NP의 표적 항암 효능은 시험관 내 및 생체 내에서 조사되었습니다. 이러한 결과는 HRP-RGD NP가 표적 화학요법 적용을 위한 잠재적인 종양 치료제를 위한 다목적 나노플랫폼이 될 수 있음을 나타냅니다.

방법

자료

인간 혈청 알부민(HSA, 동결 건조 분말, ≥96%), 레스베라트롤(RV, ≥99%), 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드(EDC), 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC), Arg–Gly–Asp (RGD, ≥97%), 3-(2-피리딜디티오) 프로피온산 N -히드록시숙신이미드 에스테르(SPDP), Hoechst 33258 염료 및 4',6-디아미디노-2-페닐인돌(DAPI)은 Sigma Aldrich(St. Louis, MO, USA)에서 입수했습니다. NH2 -PEG2000 –COOH는 Seebio Biotech Inc.(중국 상하이)에서 구입했습니다. 아니 -숙시니미딜 S -아세틸티오아세테이트(SATA)는 Pierce Biotech Inc.(Rockford, IL, USA)에서 구입했습니다. DMSO, 트립신-EDTA 용액, 인산완충액(PBS), 소태아혈청(FBS), 페니실린-스트렙토마이신 용액 및 DMEM 배지는 Sigma에서 구입했습니다.

HSA–RV 나노입자 합성

HSA-RV 나노입자는 간단한 탈용매화 방법으로 합성되었다[24]. 구체적으로, 6mg의 RV를 DMSO에 1mg/mL가 되도록 용해하고 1mL의 물에 10mg의 HSA와 약간의 교반하에 혼합하여 실온에서 6시간 동안 교반한 후 경화된 코아세르베이트를 형성한 후 크로스 처리하였다. -0.5% 글루타르알데히드(100μL)로 연결. 그 후 1일 동안 물에 투석하여 유기 용매를 제거하여 HSA-RV 나노 입자를 생성했습니다. RV가 없는 DMSO를 HSA 용액과 6시간 동안 혼합한 것을 제외하고는 위에서 언급한 대로 블랭크 HSA 나노입자를 제조했습니다.

HRP–RGD NP의 합성 및 특성화

HSA-RV 나노입자는 문헌[25]에 기술된 바와 같이 전통적인 가교제 SPDP에 의해 HS-PEG-RGD와 접합되었습니다. 간단히 말해서, 20mg NH2 -PEG2000 –COOH를 2mg SATA로 3시간 동안 처리하고 탈염으로 정제했습니다. 생성된 SATA-PEG를 10mg RGD 펩타이드와 8mg EDC에 3시간 동안 추가했습니다. 그런 다음 SATA로 보호된 PEG-RGD를 인산나트륨에서 1mL 하이드록실아민과 3시간 동안 반응시켰습니다. 탈염으로 정제한 후 HS-PEG-RGD를 부여했습니다. 다음으로, 얻어진 HS-PEG-RGD는 이황화 결합을 통해 HSA-RV 나노 입자와 접합되었습니다. 간단히 말해서, HSA-RV 나노 입자의 아미노 그룹은 먼저 SPDP에 의해 활성화된 다음 10mL PBS에 재현탁되었고 과량의 HS-PEG-RGD 또는 HS-PEG와 24시간 동안 반응했습니다. 생성된 용액을 PBS로 반복 세척하고 Millipore 필터(100kDa)를 통해 여과하여 남아 있는 PEG-RGD 및 기타 유기 용매를 제거하여 HRP-RGD NP를 생성했습니다. 나노입자의 형태와 크기는 주사전자현미경(SEM, Philips XL-30 FEG, Eindhoven, Netherlands)과 Zetasizer Nano ZS 시스템(Malvern Instruments, Malvern, UK)으로 각각 검출하였다. 흡수 스펙트럼은 UV-Vis 분광 광도계(UV1800, Shimadzu, Japan)로 획득했습니다. 형광 스펙트럼은 형광 분광계(F-4500, Hitachi, Japan)로 기록되었습니다.

약물 적재 및 방출

RV 6mg을 DMSO에 1mg/mL가 되도록 녹이고 HSA 10mg을 물 1mL에 약간 섞은 후 상온에서 6시간 교반한 후 경화된 코아세르베이트를 형성한 후 가교 처리하였다. 0.5% 글루타르알데히드(100μL) 그 후, 1일 동안 물에서 투석하여 유기 용매 및 유리 RV를 제거하였다. 투석액은 교정 곡선에 따라 306nm에서 UV-Vis 분광계로 유리 RV를 정량화하는 데 사용되었습니다. HRP-RGD NP의 약물 양은 총 추가 RV에서 자유 RV의 양을 뺀 값입니다.

HRP-RGD NP로부터의 RV 방출은 37°C에서 각각 pH 5.0, 7.4 및 9.0 PBS에서 동적 투석 기술(컷오프 Mw가 8~12kDa인 투석 백)을 통해 감지되었습니다. 약물 농도는 표준 보정 곡선을 사용하여 계산되었습니다. 캡슐화 효율 =W 1 / 2 × 100%, 여기서 W 1 HRP–RGD NP에서 RV의 가중치를 나타내며, W 2 추가된 RV의 무게입니다. 누적 릴리스 =W / b × 100%, 여기서 W 출시된 RV의 양을 나타내며, W b HRP–RGD NP에 존재하는 총 RV입니다.

체외 용혈 분석

시험관 내 용혈 분석은 이전 연구[26]에서 설명한 대로 수행되었습니다. 구체적으로, 0.2mL의 적혈구(RBC, in PBS)를 0.8mL의 HRP-RGD NP(PBS 내)와 미리 정해진 농도(10, 50, 100, 200μg/mL)로 혼합했습니다. 탈이온수 또는 PBS와 함께 배양된 RBC는 각각 양성 또는 음성 대조군으로 설정되었습니다. 37°C에서 3시간 동안 배양한 후 위의 현탁액 세트를 10,000rpm에서 1분 동안 원심분리하고 541nm에서 상층액의 흡광도를 UV-Vis 분광기로 모니터링했습니다. 용혈 비율 =(ODt − ODnc )/(ODpc − ODnc ) × 100%, 여기서 ODt , ODpc 및 ODnc 테스트 샘플의 상층액, 양성 및 음성 대조군의 흡광도입니다.

세포 배양

인간 췌장 종양 PANC-1 세포는 China Academy of Sciences(중국 상하이)의 Cell Bank of Type Culture Collection에서 구입하고 가습 인큐베이터(5%)에서 10% FBS 및 1% 페니실린-스트렙토마이신이 보충된 DMEM 배지에서 배양했습니다. CO2 ) 37°C에서

셀룰러 활용

세포 흡수를 위해 FITC를 사용하여 HRP-RGD NP에 라벨을 붙였습니다. PANC-1 세포는 6웰 플레이트의 유리 슬라이드에 부착되었고 동일한 농도의 표지된 FITC에서 HRP NP, HRP-RGD NP + 유리 RGD 차단 및 HRP-RGD NP와 각각 5시간 동안 배양되었습니다. 이후 PBS로 3회 세척하고 글루타르알데히드 0.2mL로 고정한 후 DAPI로 10분간 염색하였다. 세포의 형광 이미지는 레이저 스캐닝 공초점 현미경(Leica TCS SP8 CARS, Wetzlar, Germany)으로 캡처되었습니다.

또한, PNAC-1 세포에 의한 동일한 농도의 표지된 FITC에서 HRP NP, HRP-RGD NP + 유리 RGD 차단 및 HRP-RGD NP의 흡수율을 유세포분석기(FCM, FACSCalibur, FACSCanto II)를 사용하여 분석했습니다. FITC 형광 측정을 통해 각 FCM 분석에 대해 만 개의 세포가 기록되었습니다. FITC 형광은 488nm 레이저를 사용하여 여기되었습니다.

체외 세포독성

RV의 운반체인 HP-RGD NP의 세포독성은 표준 세포 계수 키트-8(CCK-8) 분석(Bestbio, China)을 사용하여 수행되었습니다. PNAC-1 세포(1 × 10 5 세포/mL, 0.5mL)를 96웰 플레이트에 접종하고 24시간 동안 배양했습니다. 오래된 배지를 폐기한 후 10, 50, 100 및 200μg/mL의 HRP-RGD NP를 포함하는 새로운 배지를 PNAC-1 세포와 함께 24시간 동안 배양했습니다. PBS를 사용하여 세포를 3회 부드럽게 세척했습니다. 그런 다음 100μL CCK-8 작업 용액(10% CCK-8 + 90% DMEM)을 각 웰에 첨가한 다음 37°C에서 0.5시간 동안 배양했습니다. 마이크로플레이트 리더(Infinite 200 Pro, Tecan, Austria)를 사용하여 450nm에서 흡광도 값을 감지했습니다. 또한, PNAC-1 세포에 대한 동일한 RV 농도를 갖는 RV(DMSO에 용해됨), HRP NP 및 HRP-RGD NP의 시험관내 항암 효능을 위에서 언급한 CCK-8 assay로 평가하였다. 모든 실험은 4회에 걸쳐 수행되었습니다. 또한 Hoechst 33258 염색을 통해 apoptosis에 대한 형태학적 검사를 하였다. 세포에서 Hoechst 33258의 형광을 관찰하고 레이저 스캐닝 공초점 현미경으로 기록했습니다.

동물 모델

Balb/c 누드 마우스(4~5주)는 Shanghai Slac Laboratory Animal Co. Ltd.(Shanghai, China)에서 구입했습니다. 모든 동물 실험은 실험 동물 관리 및 사용 지침에 따라 수행되었으며 Taishan Medical University Administration Office of Laboratory Animal의 승인을 받았습니다. 1 × 10 6 을 주사하여 마우스의 오른쪽 등 부위에 피하 종양 이종이식 모델을 확립했습니다. 마우스당 PNAC-1 세포, 종양이 약 80mm 3 의 부피를 나타내는 경우 , 이 마우스를 무작위로 다른 그룹으로 나누었습니다(n =5) 추가 사용을 위해.

혈액 순환 및 종양 생체 분포

정상 마우스에 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP를 정맥 주사했습니다. 이후 안와신경총과 다른 시간에 혈액 샘플을 채취하였다. 각 혈액 샘플을 900μL의 용해 완충액에 용해했습니다. 혈액 내 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP의 농도는 UV-Vis 분광계에 의해 용해된 각 혈액 샘플의 RV 흡광도 스펙트럼에 의해 결정되었습니다. 샘플 농도는 조직 그램당 주입된 용량의 백분율로 정의됩니다(ID%/g).

종양 내 생체분포는 종양 보유 마우스에서 수행되었습니다. 종양 조직의 무게를 측정하고 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP를 각각 정맥 주사한 후 24시간에 왕수 용액으로 밤새 소화했습니다. 종양에서 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP의 농도는 UV-Vis 분광계에 의해 용해된 각 종양 조직의 RV 흡광도 스펙트럼에 의해 결정되었습니다. 샘플 농도는 조직 그램당 주입된 용량의 백분율로 정의됩니다(ID%/g).

체내 항암 효능

다른 그룹의 마우스에 식염수, RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP(RV와 동일한 용량, n =5, 10mg/kg). 치료하는 동안 종양이 있는 쥐의 종양 크기와 체중을 3일마다 모니터링했습니다. 종양 부피는 V 공식을 사용하여 계산되었습니다. =(길이 × 너비 2 )/2. 상대적 종양 부피 =V /V 0 , 여기서 V 0 초기 치료 전의 종양 부피였습니다.

조직학 검사

다른 그룹의 건강한 Balb/c 누드 마우스에 식염수(대조군), RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP(RV와 동일한 용량, n =5, 5mg/kg). 35일 후, 마우스를 희생시키고 심장, 간, 비장, 폐 및 신장을 수집했습니다. 얻어진 주요 장기를 4% 파라포름알데히드로 밤새 고정하였다. 그 후, 이들 기관을 25% 자당에서 탈수하고 5μm 슬라이스로 절단하고 헤마톡실린 및 에오신(H&E)으로 염색했습니다. 염색된 부분은 도립 위상차 현미경으로 이미지화되었습니다.

결과 및 토론

HRP–RGD NP의 합성 및 특성화

간단한 탈용매화 방법[24]에 따르면 RV는 HSA에 의해 캡슐화되어 HSA-RV 나노 입자가 생성됩니다. 그 후, HSA-RV 나노입자의 표면은 전통적인 가교제 SPDP에 의해 HS-PEG-RGD와 공유적으로 기능화되어 나노복합체 HRP-RGD NP를 형성한다. HRP NP와 HRP-RGD NP는 단봉(unimodal)이고 좁은 입자 크기 분포를 보였다(그림 1a, b). HRP 나노입자의 표면에 RGD를 접합한 후, 나노입자의 평균 크기는 113 ± 3.1nm에서 120 ± 2.6nm로 증가했습니다. 또한 HRP NP와 HRP-RGD NP는 동분산 구형 형태를 나타냈습니다(그림 1c, d).

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HRP NP의 입자 크기 분포(a ) 및 HRP–RGD NP(b ). HRP NP의 SEM 이미지(c ) 및 HRP–RGD NP(d )

UV-Vis 및 형광 스펙트럼을 사용하여 HRP-RGD NP에서 RV의 존재를 확인했습니다. 그림 2a에서 볼 수 있듯이 HRP NP와 HRP-RGD NP는 304nm에서 RV에 대한 흡광도 피크를 나타내어 두 나노입자 모두에 RV가 있음을 나타냅니다. 또한 HRP NP와 HRP-RGD NP는 325nm 여기 파장에서 RV 형광 신호를 보여 RV의 형광 스펙트럼과 일치합니다(그림 2b). 이러한 결과는 RV가 HRP NP 및 HRP-RGD NP에 접합된 후에도 광학적 특성을 유지함을 보여줍니다.

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자유 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP의 흡광도 스펙트럼. 유리 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP의 형광 스펙트럼

RV 로드 및 릴리스

그림 3a는 RV 농도가 증가할 때 HRP-RGD NP에서 RV의 캡슐화 효율 변화 곡선을 보여줍니다. 얻은 HRP-RGD NP의 최대 RV EE는 62.5 ± 4.21%였습니다. 또한, 그림 3b에서 볼 수 있듯이 HRP-RGD NP는 pH 6.5, pH 7.4에서 얻은 방출 속도와 비교하여 37 °C 및 pH 5.0에서 60시간 후 58.4.2 ± 2.8%의 가장 높은 RV 방출율을 나타냈으며, 37°C에서 pH 9.0 정상 혈액 pH는 7.4이고 종양 조직은 약산성인 것으로 보고되었습니다[27]. 이것은 종양 치료에서 HRP-RGD NP를 사용하는 유익한 기능임이 입증되었습니다.

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추가된 RV 농도의 함수로서의 RV 캡슐화 효율성. 37°C에서 pH 5.0, 6.5, 7.4 및 9.0의 HRP-RGD NP에서 RV의 시험관 내 방출 프로필

체외 생체 적합성

그림 4a, b는 7일 후 4°C에서 PBS에 용해된 DMSO RV 및 HRP-RGD NP의 이미지를 보여줍니다. 전자는 침상 결정과 같은 고형물을 나타내고 후자는 미세하고 균일하게 분산된 구형 입자를 많이 가지고 있어 HSA 나노 입자로 캡슐화한 후 RV의 안정성이 향상되었음을 나타냅니다. 또한, 물, DMEM, PBS 및 FBS에서 HRP-RGD NP의 평균 크기는 4주 동안 거의 변화를 보이지 않았으며(그림 4c), HRP-RGD NP의 높은 콜로이드 안정성을 보여주며, 아마도 PEG 및 HSA 캡슐화.

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a의 현미경 이미지 PBS 및 b의 무료 RV(DMSO에 용해) 7일 후 PBS의 HRP–RGD NP 다양한 배지(물, DMEM, PBS 및 FBS)에서 HRP-RGD NP의 콜로이드 안정성 테스트. d 4주 후 HRP-RGD NP의 RV 형광 안정성. 다양한 농도의 HRP-RGD NP와 함께 1시간 배양 후 RBC의 용혈 비율. 삽입 다양한 농도의 증류수, PBS 및 HRP-RGD NP에 노출된 적혈구의 사진을 보여주고 원심분리

그림 4d는 4°C의 수용액에서 RV 및 HRP-RGD NP의 형광 안정성을 보여줍니다. 4주 보관 후 HRP-RGD NP의 RV 형광 강도는 초기 강도의 96.8% 이상으로 유지되었습니다. 그러나 RV의 형광은 용액에서 RV 침전으로 인해 초기 강도의 12.1%로 급격히 떨어졌으며[10], 이는 유리 RV와 비교하여 HRP-RGD NP의 안정성을 추가로 나타냅니다. 또한, 그림 4e와 같이 200μg/mL 미만의 HRP-RGD NP 처리 적혈구에서는 음성 대조군 PBS 처리군과 유사하게 유의한 용혈 현상이 감지되지 않아 HRP-RGD NP의 우수한 혈액 적합성을 보여줍니다. . 이러한 결과는 HSA 캡슐화가 RV의 안정성과 시험관 내 생체 적합성을 향상시켰음을 시사하며, 이는 생의학 응용 분야에 유용합니다.

세포 흡수

HRP NP 및 HRP-RGD NP는 FITC로 표시되었습니다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 핵은 DAPI에 의해 염색된 청색 형광을 나타내었다. HRP-RGD NP로 처리된 PANC-1 세포의 핵주위 영역에서 강렬한 녹색 형광(FITC 신호)이 관찰되었으며, 이는 충분한 양의 HRP-RGD NP가 세포질에 들어갔다는 것을 보여줍니다. 대조적으로, HRP NP 처리된 PANC-1 세포에서는 녹색 형광이 거의 나타나지 않았다. 더욱이, 유리 RGD로 사전 처리된 PANC-1 세포는 또한 약한 녹색 형광을 나타내었는데, 이는 유리 RGD에 의해 차단되는 PANC-1 표면의 RGD 수용체에 기인한 것 같습니다. 나노 입자의 세포 흡수율은 FCM에 의해 검출되었으며, 이는 HRP NP, RGD 차단이 있는 HRP-RGD NP 및 HRP-처리 PANC-처리 PANC의 경우 16.2 ± 4.9%, 7.1 ± 5.1% 및 58.5 ± 3.5%였습니다. 각각 1개의 세포(그림 5b). 이러한 결과는 표적 분자 RGD가 PANC-1 세포에 의한 HRP-RGD NP의 고효율 흡수를 촉진할 수 있음을 입증합니다[28, 29].

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HRP NP, RGD 차단 기능이 있는 HRP-RGD NP 및 FITC로 표지된 HRP-RGD NP와 배양 후 PANC-1 세포의 공초점 형광 이미지. 녹색파란색 각각 FITC 형광 및 DAPI 염색 세포 핵을 나타냅니다. 축척 막대 =20μm. HRP NP, RGD 차단 기능이 있는 HRP-RGD NP, 유세포 분석에 의한 HRP-RGD NP에 대한 PANC-1 세포의 정량적 세포 흡수

체외 세포독성

그림 6a는 PANC-1 세포 생존율이 90% 이상으로 유지된 CCK-8 분석에 의해 농도 범위가 0-200μg/mL인 HP-RGD NP의 세포 독성을 보여줍니다. 200μg/mL 미만의 RV 운반체 HP-RGD NP의 수준은 유의한 세포독성이 없는 것으로 제안되었습니다. 또한, 시험관 내에서 HRP-RGD 나노입자의 항암 효과도 평가하였다. 그림 6b는 0~50μg/mL 범위의 RV 농도에서 유리 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP가 용량 의존적 방식을 통해 세포 생존율의 감소를 유도했음을 보여줍니다. 유리 RV 및 HRP NP와 비교할 때 HRP-RGD NP는 모든 테스트 농도에서 세포 생존율이 가장 크게 감소할 수 있습니다. 이는 HRP-RGD NP가 PANC-1 세포에 미치는 안정성 및 RGD 표적화 효과 때문일 수 있습니다[30, 31] . 또한, 유리 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP(모두 30μg/mL RV)로 처리된 PANC-1 세포의 핵을 Hoechst 33258로 염색하고 공초점 형광 현미경으로 관찰했습니다. HRP NP 및 HRP-RGD NP로 처리된 세포는 RV 처리된 세포와 일치하는 pyknotic 핵의 존재를 보여주었으며(그림 6c-f), 이는 세포 사멸 유형이 세포자멸사일 가능성이 가장 높음을 나타냅니다[32].

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24시간 동안 HP-RGD NP로 처리한 후 PANC-1 세포의 세포 생존율. 다른 농도의 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP로 배양한 후 PANC-1 세포의 세포 생존율. PBS로 처리된 PANC-1 세포의 핵(c ), RV(d ), HRP NP(e ), HRP–RGD NP(f ) 24시간 동안 처리한 후 Hoechst 33258로 염색했습니다. 이미지는 디지털 카메라를 사용하여 기록되었습니다. 축척 막대 =20μm. 빨간색 화살표 핵 pyknotic 세포를 나타냅니다

혈액 순환 및 종양 생체 분포

그림 7a는 마우스에 정맥 주사한 후 유리 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP의 혈액 순환 시간을 보여줍니다. HRP NP와 HRP-RGD NP는 거의 동일한 반감기를 가지고 있음을 알 수 있습니다(t 1/2 ) 7.5 ± 0.5시간 및 t 1/2 =6.57 ± 0.9 시간, 각각. 무료 RV가 혈액 순환 시스템에서 빠르게 제거되고 t 1/2 =1.21 ± 0.09 h. HRP-RGD NP는 RV의 혈액 순환 시간을 연장하여 대략 5.43배 증가했습니다(t 1/2 ). 또한, 나노입자 주입 24시간 후 HRP-RGD NP 처리군의 종양 조직 내 RV 함량은 HRP NP 및 유리 RV 처리군의 함량보다 약 3.01배 및 8.1배 높았다. , 각각(그림 7b). 이러한 결과는 HSA 및 PEG 캡슐화가 순환 시간을 연장하여 RV의 제거를 감소시키고 종양 조직에서 상당한 선택적 축적 성능을 나타낼 수 있음을 나타냅니다[33, 34], 이는 아마도 향상된 투과성 및 체류(EPR) 및 RGD 표적화 때문일 것입니다 효과 [35].

<그림>

희석된 조직 용해물의 RV 흡광도에 의해 결정된 정맥 주사 후 마우스에서 유리 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP의 혈액 순환 곡선. RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP로 치료 후 24시간에 종양의 RV 함량. 식염수(대조군), RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP를 정맥 주사한 후 종양 보유 마우스의 상대적 종양 부피. d 식염수(대조군), RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP를 정맥 주사한 후 종양이 있는 마우스의 체중

체내 항암 효능

그림 7c는 정맥 꼬리 주입 후 동일한 농도의 RV에서 유리 RV, HRP NP 및 HRP-RGD NP의 항암 효율을 보여줍니다. 대조군으로서 마우스를 식염수로 처리하였다. HRP-RGD NP로 처리된 마우스는 35일 처리 후 종양 성장이 유의하게 억제되었고 재발이 없는 것으로 나타났습니다. 자유 RV, HRP NP 처리 그룹은 대조군과 유사하게 계속 증가하는 종양 성장을 보여주었습니다. 예상대로 모든 그룹에서 마우스의 체중은 35일 처리 동안 유의하게 감소하지 않았습니다(그림 7d). 또한, 35일 처리 후 주요 장기(심장, 간, 비장, 폐 및 신장)의 H&E 염색으로 생체 내 전신 독성을 추가로 평가했습니다(그림 8). 모든 테스트 그룹의 해당 조직 H&E 염색 이미지에서 눈에 띄는 조직 독성이나 이상이 발견되지 않았으며, 이는 생물 의학 응용 분야에서 HRP-RGD NP의 생체 내 안전성을 더욱 보장했습니다.

<그림>

심장, 간, 비장, 신장 및 폐의 대표적인 H 염색 이미지. 축척 막대 =100μm

결론

요약하면, 우리는 HRP-RGD NP가 어떻게 매우 효과적인 췌장 종양 표적 치료제로 사용될 수 있는지 설명했습니다. HRP-RGD NP는 유리 RV와 비교하여 시험관 내에서 개선된 콜로이드 안정성과 생체 적합성을 나타냄이 입증되었습니다. 표적 분자로서의 RGD는 HRP-RGD NP의 고효율 세포 흡수를 촉진했습니다. PEG와 HSA의 존재로 HRP-RGD NP는 자유 RV의 짧은 혈액 순환을 극복할 수 있는 상당히 연장된 순환 시간을 보여주었습니다. RGD 표적화에 기초하여, 종양 조직에서 HRP-RGD NP의 함량은 유리 RV 및 HRP NP의 함량보다 많았다. 또한, 시험관 내 및 생체 내 연구에서 유리 RV 및 HRP NP와 비교하여 HRP-RGD NP는 세포 사멸에 의해 유도될 가능성이 있는 우수한 항암 효과를 특징으로 하는 것으로 나타났습니다. 마침내, HRP-RGD NP는 35일 치료 동안 생체내에서 높은 생체적합성과 유의미한 전신 독성을 나타내지 않았습니다. 이러한 결과는 HRP-RGD NP가 미래의 생물 의학 응용 분야에서 유망한 종양 화학 요법제가 될 수 있음을 보여줍니다.

약어

CCK-8:

세포 계수 키트-8

FBS:

태아 소 혈청

FITC:

플루오레세인 이소티오시아네이트

HSA:

Human serum albumin

PBS:

Phosphate buffer

PEG:

Polyethylene glycol

RGD:

Arginine–glycine–aspartate

RV:

Resveratrol


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