脂質(zhì)體是一種由磷脂分子在水相中自組裝形成的球狀泡囊體。脂質(zhì)體具有良好的生物兼容性和低免疫原性,能夠保護(hù)藥物不被降解,是一種極.具前景的藥物遞送載體。近年來,脂質(zhì)體已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于腫瘤免疫治療、基因治療、多模態(tài)分子影像等領(lǐng)域。相比于常規(guī)的脂質(zhì)體,靶向脂質(zhì)體能夠有效地改善藥物的細(xì)胞攝取以及靶向富集能力,能夠顯著地提升藥物遞送效率。但是,常用的制備靶向脂質(zhì)體的方法正面臨著一些挑戰(zhàn),例如,操作復(fù)雜、耗時久、批次差異性大等問題。
近期,中南大學(xué)湘雅醫(yī)院皮膚科、中南大學(xué)機電工程學(xué)院等研究團(tuán)隊在《Small》(IF=15.153)期刊上在線發(fā)表題為 “ One-Step Formation of Targeted Liposomes in a Versatile Microfluidic Mixing Device " 的原創(chuàng)性論著。該研究提出了一種基于微流控混合器件的靶向脂質(zhì)體的一步式合成方法,成功實現(xiàn)了多種靶向脂質(zhì)體的高通量、高可控性制備。使用微流控混合器件制備的靶向脂質(zhì)體,在光聲成像、小動物活體成像、光熱治療等研究中都表現(xiàn)出了優(yōu)異的靶向性能。據(jù)悉,這項研究的第一作者和第一通訊作者單位均為中南大學(xué)。20級博士研究生單晗和20級碩士研究生孫鑫為該論文共同第一作者;中南大學(xué)湘雅醫(yī)院皮膚科陳翔教授、趙爽副研究員和中南大學(xué)機電工程學(xué)院陳澤宇教授為共同通訊作者。
首先,作者基于靶向脂質(zhì)體的制備流程篩選了微流控混合器的組合方案,提出了微流控混合器件實現(xiàn)靶向脂質(zhì)體的一步式合成策略。然后,作者使用高精度3D打印技術(shù)(nanoArch S140,摩方精密)制作了微流控混合器件(MMD)。
圖1 微流控混合器件(MMD)制備靶向脂質(zhì)體策略
圖2 微流控混合器件(MMD)制造
隨后,作者對脂質(zhì)體的組分、反應(yīng)機理進(jìn)行了設(shè)計,選擇了吲哚菁綠(ICG)作為模型藥物以及靶向PD-L1的適配體作為靶向基團(tuán),在MMD內(nèi)發(fā)生混合后,巰基修飾的適配體和功能輔料DSPE-PEG-Mal發(fā)生共價結(jié)合,最終將適配體修飾到脂質(zhì)體的表面(Apt-ICG@Lip)。
圖3 一步式合成靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip反應(yīng)機理
接下來,作者對靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip的性質(zhì)進(jìn)行了測試,包括脂質(zhì)體的粒徑分布、重復(fù)性、穩(wěn)定性、包封率、形貌、細(xì)胞毒性、適配體結(jié)合效率等。結(jié)果顯示,使用微流控混合器件(MMD)制備的靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip具有粒徑小、批次重復(fù)性好、穩(wěn)定性好、包封率高、低細(xì)胞毒性、適配體結(jié)合效率高等優(yōu)點,適用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
圖4 靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip性質(zhì)測試
接著,為了驗證靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip的靶向性能,作者進(jìn)行了光聲成像(PACT)和小動物活體熒光成像研究。作者將高表達(dá)PD-L1的LLC腫瘤模型小鼠分為兩組,實驗組注射靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip,對照組注射常規(guī)脂質(zhì)體ICG@Lip。結(jié)果顯示,靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip具有更明顯的腫瘤攝取和藥物富集能力。
圖5 靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip光聲成像和小動物活體成像研究
接著,作者進(jìn)一步進(jìn)行了光熱治療研究。作者將LLC腫瘤模型小鼠分為PBS、ICG@Lip、Apt-ICG@Lip三組,在注射藥物后分別使用808 nm激光進(jìn)行照射,觀測腫瘤的體積變化,并使用免疫組化和免疫熒光評估了腫瘤的治療效果。結(jié)果表明,Apt-ICG@Lip由于具備主動靶向能力,具有更好的光熱治療效果,也進(jìn)一步驗證了MMD構(gòu)建的靶向脂質(zhì)體的性能。
圖6 靶向脂質(zhì)體Apt-ICG@Lip光熱治療研究
最后,作者為了驗證MMD構(gòu)建靶向脂質(zhì)體的通用性,進(jìn)一步制備了多種不同用途的靶向脂質(zhì)體。除了吲哚菁綠(ICG)外,作者還選擇了FITC、NHWD-870和亞甲基藍(lán)(MB)作為模型藥物,并使用MMD制備了一種anti-Her2抗體修飾的靶向脂質(zhì)體。作者使用Apt-FITC@Lip進(jìn)行了細(xì)胞實驗。結(jié)果表明,高表達(dá)PD-L1的細(xì)胞和Apt-FITC@Lip具有更明顯的結(jié)合效果。
圖7 靶向脂質(zhì)體Apt-FITC@Lip細(xì)胞實驗
該工作提出的微流控混合器件(MMD)一步式構(gòu)建靶向脂質(zhì)體的方法,適用于多種靶向脂質(zhì)體的制備,在靶向藥物遞送系統(tǒng)(分子成像、腫瘤治療等)研究中具有巨大的應(yīng)用前景。