最近，中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所課題組開發(fā)出一種納米粒子——Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子。利用該粒子擔(dān)載黃連素，成功地提高了腫瘤細(xì)胞內(nèi)黃連素的含量，并通過(guò)外加磁場(chǎng)的作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了黃連素的抗腫瘤效果。

古羅馬神話中的兩面神Janus

Janus是古羅馬神話中具有前有兩張臉的神，即兩面神。在上世紀(jì)90年代初，這一術(shù)語(yǔ)被形象地用以定義具有不同特性的非中心對(duì)稱的顆粒。這種非對(duì)稱或非均勻顆粒并不僅僅是形貌的非對(duì)稱，也包括包括顆粒兩面在化學(xué)組成及性能方面的不對(duì)稱性。由于組成不同，顆粒兩面在力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、表面親疏性等方面表現(xiàn)也不同。

Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子的形貌性質(zhì)的表征a)透射電鏡b掃描電鏡c)磁滯回線 d)氮?dú)饷摳轿角€。如圖所示，該納米粒子展現(xiàn)了均一的形貌，高的磁性能和極好的介孔性質(zhì)。

Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子具有理化性質(zhì)穩(wěn)定，毒性低，生物相容性好，可修飾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)球型核殼結(jié)構(gòu)的磁介孔二氧化硅納米粒子相比，Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子由于結(jié)構(gòu)的特殊性，磁頭和介孔棒功能上不會(huì)相互干擾，在表現(xiàn)出較高的飽和磁化強(qiáng)度的同時(shí)具備載藥容量大、細(xì)胞內(nèi)吞能力強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，非常適合作為化療藥物的載體。

Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子在腫瘤細(xì)胞中細(xì)胞內(nèi)吞作用的研究a) 共聚焦顯微鏡b）生物電鏡。由此可見，該納米粒子具有細(xì)胞內(nèi)吞作用強(qiáng)的特點(diǎn)。

課題組通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究了Janus型磁介孔二氧化硅作為黃連素藥物載體的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研究制備的納米粒子具有均一的形貌，高的磁性能和極好的介孔性質(zhì)。在肝癌細(xì)胞和正常細(xì)胞中，空載的納米粒子均表現(xiàn)了較低的毒性和極好的細(xì)胞內(nèi)吞效果。利用這種納米粒子擔(dān)載黃連素，其24小時(shí)載藥量高達(dá)20.7%，并呈現(xiàn)pH響應(yīng)性釋藥的特征。相比于單純的黃連素，相同劑量的磁介孔載黃連素對(duì)肝癌細(xì)胞展現(xiàn)了更強(qiáng)的殺傷作用，而對(duì)于人正常細(xì)胞，磁介孔載黃連素的毒性更低。

Janus磁介孔二氧化硅納米粒子擔(dān)載黃連素對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2（a）和人正常肝細(xì)胞HL-7702（b）的殺傷作用。如圖所示，相比于單純黃連素，Janus型磁介孔二氧化硅納米載黃連素對(duì)腫瘤細(xì)胞殺傷效果更強(qiáng)。且外加磁場(chǎng)可以明顯地提高該載藥系統(tǒng)的抗腫瘤效果。而在正常細(xì)胞中，該納米載藥系毒性低于單純黃連素組。這表明該納米載藥系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞具有選擇性的殺傷作用。 

有趣的是，在外加磁場(chǎng)的作用下，該納米載藥系對(duì)人肝癌細(xì)胞的抑制作用被進(jìn)一步增強(qiáng)，而對(duì)正常細(xì)胞的作用效果不明顯。研究人員通過(guò)共聚焦顯微鏡研究了這種現(xiàn)象的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了在人肝癌細(xì)胞中，磁介孔載黃連素組中細(xì)胞內(nèi)黃連素明顯多于單純黃連素組，而外加磁場(chǎng)組中細(xì)胞內(nèi)黃連素的量最多。而在人正常細(xì)胞中，該納米載藥系統(tǒng)的釋放黃連素的量明顯少于單純黃連素組。這種選擇性的釋放解釋了該納米載藥系統(tǒng)高效低毒的作用效果。

Janus型磁介孔二氧化硅載藥系統(tǒng)在人肝癌細(xì)胞HepG2（a）和人正常肝細(xì)胞HL-7702（b）中的釋放情況。如圖所示，在腫瘤細(xì)胞中，磁介孔載黃連素組中黃連素進(jìn)入細(xì)胞的量多于單純黃連素組，而外加磁場(chǎng)組，細(xì)胞中黃連素的量最多。而在正常細(xì)胞中，磁介孔載藥組與磁介孔載藥加外加磁場(chǎng)組的黃連素均少于單純黃連素組。這說(shuō)明該納米載藥系統(tǒng)高效低毒的治療效果是由磁場(chǎng)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)吞和pH響應(yīng)性釋放共同作用產(chǎn)生的結(jié)果。

綜上所述，該實(shí)驗(yàn)證明了Janus型磁介孔二氧化硅納米粒子是黃連素的優(yōu)良載體，同時(shí)該研究也為利用天然中草藥開發(fā)有效安全的化療藥物提供了新的思路。相關(guān)工作已發(fā)表在Chemical biology & Drug design上。

參考來(lái)源：中科院蘇州醫(yī)工所

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