肝癌靶向载多烯紫杉醇聚多巴胺修饰琥珀酸酯-聚乳酸纳米粒子的研究

务圣洁 陈卓 胡春艳 秦玉 樊帆 王海 张琳华 陶伟 刘赣 曾小伟 梅林 朱敦皖300192天津，中国医学科学院 北京协和医学院生物医学工程研究所，天津市生物医学材料重点实验室（务圣洁、陈卓、胡春艳、秦玉、樊帆、王海、张琳华、朱敦皖）；518055深圳，清华大学深圳研究生院（陶伟、刘赣、曾小伟、梅林）

肝癌靶向载多烯紫杉醇聚多巴胺修饰琥珀酸酯-聚乳酸纳米粒子的研究

务圣洁 陈卓 胡春艳 秦玉 樊帆 王海 张琳华 陶伟 刘赣 曾小伟 梅林 朱敦皖300192天津，中国医学科学院 北京协和医学院生物医学工程研究所，天津市生物医学材料重点实验室（务圣洁、陈卓、胡春艳、秦玉、樊帆、王海、张琳华、朱敦皖）；518055深圳，清华大学深圳研究生院（陶伟、刘赣、曾小伟、梅林）

目的 建立一种简便的、具有肝癌靶向的聚多巴胺表面修饰聚合物纳米粒子以增加聚合物膜层和功能化的方法。方法 采用聚多巴胺修饰聚乙二醇1000-琥珀酸盐-聚乳酸纳米粒子（pD-TPGS-PLA/ NPs），并用其包载多烯紫杉醇（DTX）。为了达到靶向治疗肝癌的作用，再将半乳糖胺连接在pD-TPGS-PLA/ NPs表面，从而通过配体-受体介导的作用提高DTX的递送效率。结果 聚多巴胺-琥珀酸酯-聚乳酸纳米粒子（pD-TPGS-PLA/NPs）和半乳糖胺-聚多巴胺-琥珀酸酯-聚乳酸纳米粒子（Gal-pD-TPGS-PLA/NPs）在粒径和形态学上与琥珀酸酯-聚乳酸纳米粒子（TPGS-PLA/NPs）有明显的不同。体外研究结果显示，TPGS-PLA/ NPs、pD-TPGS-PLA/NPs和Gal-pD-TPGS-PLA/NPs对DTX有相似的释放行为。激光扫描共聚焦显微镜和流式细胞仪结果显示，HepG2细胞对于包载香豆素-6的Gal-pD-TPGS-PLA/NPs有较高地细胞摄取效率。相比于TPGS-PLA/NPs、pD-TPGS-PLA/NPs和临床应用的DTX药物多西他赛，载DTX的Gal-pD-TPGS-PLA/NPs对HepG2细胞的生长有更强的抑制能力。体内抗肿瘤研究结果显示，在荷瘤裸鼠上注射包载DTX的Gal-pDTPGS-PLA/NPs能有效减小肿瘤尺寸。结论 Gal-pD-TPGS-PLA/NPs可通过配体-受体识别与肝癌细胞发生特有的相互作用，有望成为一种极具潜力的靶向治疗肝癌的药物递送系统。

肿瘤纳米技术； 多巴胺聚合； 表面修饰； 半乳糖化纳米粒子； 肝靶向

Fund program:National Natural Science Foundation of China(81571793,51373199,81671806);Tianjin Natural Science Foundation(15JCZDJC38300);Basic Scientific Research Funds Programs in National Nonprofit Scientific Research Institutes(2016ZX310095,2016ZX310098)

0 引言

肝癌是世界上最流行的疾病之一，严重威胁人类的健康与生命。目前，癌症的临床治疗手段主要是手术治疗和化学疗法。但是，大多数抗癌药物存在副作用大和特异性差的缺点，从而影响了治疗效果。聚合物纳米粒子（nanoparticles,NPs）作为抗癌药物载体可有效维持、控制和靶向药物递送，从而提高治疗效果并减少对正常器官的毒副作用，使其近年来受到了越来越广泛的关注[1]，如通过脂质体递送小干扰RNA（small interfering RNA,siRNA）治疗肝癌的临床试验已取得了良好的治疗效果[2]。聚乳酸（polylactic acid,PLA）是美国食品药品监督管理局（FDA）批准的生物可降解聚合物[3]，具有良好的生物安全性，在临床上具有良好的应用前景。琥珀酸酯（D-α-tocopherol polyethylene glycol 1000 succinate, TPGS）是天然维生素E的衍生物，在纳米制剂中是一种优良乳化剂。TPGS可诱导肿瘤细胞凋亡，抑制P-糖蛋白介导的多药耐药，提高抗癌药物的口服生物利用度[4-5]。TPGS-PLA共聚物可有效提高药物的包封率，促进药物释放，加快细胞对载药纳米粒子的摄取[6]。聚合物纳米粒子的制备工艺包括纳米沉淀法、透析法、溶剂蒸发法和多重乳化法[7]。

药物靶向递送系统可将药物靶向递送至特定的组织或器官，在肿瘤临床治疗中有着突出的作用[8-9]。靶向配体有多种，如抗体、多肽、核酸和小分子。它们能促进药物通过胞吞作用进入肿瘤细胞[10]。相比于化学疗法，靶向药物递送能更有效地降低药物毒副作用。肝癌细胞可通过表面的去唾液酸糖蛋白受体（asialoglycoprotein receptor,ASGPR）识别半乳糖和N-乙酰半乳糖胺终止的糖蛋白[11]。ASGPR介导的靶向治疗被认为是治疗肝癌最有效的靶向药物递送系统之一[12-13]。

纳米粒子经配体修饰后可提高其与细胞的结合能力和细胞的摄取能力。然而，由于缺乏相应的功能性基团，纳米粒子通常需要通过表面连接反应基团、偶联剂和前体进行活化[14-15]。在纳米粒子表面修饰多巴胺聚合物可用来引入反应化学基团[16-17]，在弱碱性条件（pH 8～8.5）下，多巴胺邻苯二酚被氧化成醌，并与相邻的邻苯二酚或醌相互作用形成聚多巴胺，最终在固体表面形成不溶于水的薄膜。功能性配体拥有亲核的功能性基团，如胺和硫醇，可通过Michael加成或Schiff碱反应成为表面膜层的一部分[18-19]。

多烯紫杉醇（docetaxel,DTX）是治疗实体瘤最常用的抗癌药物之一[20-21]，可通过引起微管蛋白聚合和在G2-M期阻滞细胞分裂从而抑制细胞周期的有丝分裂[22]。笔者拟通过在载DTX的TPGS-PLA/NPs的表面引入聚多巴胺膜层，然后连接半乳糖胺靶向基团，再对纳米粒子的粒径大小及分布、Zeta电位、表面形态学、药物载药量、包封率、药物释放行为、细胞摄取效率及其对HepG2细胞毒性等进行研究，并对荷瘤裸鼠的抗肝癌肿瘤效果进行评价，考察聚多巴胺表面修饰纳米粒子连接肝癌靶向配体实现肝癌靶向治疗的可行性。

1 材料与方法

1.1 主要材料与仪器

4～5周龄雌性BALB/c裸鼠（体质量15～20 g）（中国医学科学院医学实验动物研究所）。盐酸多巴胺、盐酸半乳糖胺、香豆素-6、噻唑蓝（thiazoloyl blue tetrazolium bromide,MTT）（美国Sigma-Aldrich公司），DTX（上海金河生物技术有限公司），反相C18液相色谱柱（150 mm×4.6 mm,5 μm）（美国Agilent技术公司），透析袋（截留分子质量为3.5 ku）（上海生工生物技术有限公司）。人肝癌细胞系HepG2和人鼻咽癌细胞系CNE-2（美国ATCC）。

Nano-ZS90粒度分析仪（英国Malvern仪器有限公司），JSM-6700F场发射扫描电子显微镜（fieldemission scanning elecctron microscope,FESEM）（日本JEOL公司），Tecnai G2 20透射电子显微镜（transmission eletron microscope,TEM）（美国FEI公司），LC1200高效液相色谱（美国Agilent技术公司），LSM710激光扫描共聚焦显微镜（confocal laser scanning microscopy,CLSM）（德国Carl Zeiss公司），FACSCalibur流式细胞仪（flow cytometer,FCM）（美国BD公司），Thermo Varioskan Flash 3001酶标仪（芬兰Thermo Fisher Scientific公司）。

1.2 方法

1.2.1 载DTX或香豆素-6的TPGS-PLA/NPs的制备

聚合物TPGS-PLA的合成参照前期发表论文所述方法[23]。将10 mg DTX和100 mg TPGS-PLA共聚物溶解于8 ml丙酮中；再用1 ml注射器取上述溶液在搅拌条件下逐滴加入至100 ml质量浓度为0.3 g/L的TPGS水溶液中，室温搅拌过夜除去溶剂丙酮；随后以20 000 r/min离心20 min收集纳米粒子，并用10 ml去离子水洗涤3次除去乳化剂TPGS和未包载的药物。载香豆素-6的纳米粒子用相同的方法制备，香豆素-6的使用剂量为2 mg，其他条件相同。

1.2.2 pD-TPGS-PLA/NPs的制备

将TPGS-PLA/NPs加入到质量浓度为0.5 mg/ml的盐酸多巴胺溶液（溶剂为10 mmol/L氨丁三醇缓冲液，pH 8.5）中，室温搅拌孵育3 h即得pD-TPGSPLA/NPs。

1.2.3 Gal-pD-TPGS-PLA/NPs的制备

功能性配体半乳糖胺通过Michael加成反应连接到pD-TPGS-PLA/NPs的表面[16]。将pD-TPGS-PLA/ NPs用含半乳糖胺的氨丁三醇缓冲液（10 mmol/L，pH 8.5）重悬，室温搅拌2 h，离心，去离子水洗涤3次，最后冻干即得Gal-pD-TPGS-PLA/NPs。通过多巴胺聚合物和半乳糖胺对纳米粒子进行表面修饰的示意图如图1所示。

1.2.4 粒径和Zeta电位

纳米粒子（约2 mg）在测量前用去离子水重悬并超声。载DTX的TPGS-PLA/NPs、pD-TPGS-PLA/ NPs和Gal-pD-TPGS-PLA/NPs的平均粒径、粒径分布、Zeta电位均通过粒度分析仪测量。数据均为3次测量的平均值。

1.2.5 表面形态观察

纳米粒子的表面形态是通过FESEM在3.0 kV的加速电压下使用JEOL JSM-6700F系统进行检测。同时使用TEM来研究纳米粒子的形态。

1.2.6 载药量和包封率的测定

载DTX纳米粒子的载药量和包封率通过高效液相色谱法进行测量。将5 mg纳米粒子溶于1 ml二氯甲烷中，涡旋；随后转入5 ml流动相（乙腈和去离子水体积比为50∶50）中，氮吹15 min除去二氯甲烷，用于液相分析。使用反相C18液相色谱柱，流动相流速设为1.0ml/min，检测波长为227 nm。每批样品测量3次。药物载药量和包封率的计算公式如下

1.2.7 体外药物释放

精确称量冻干的纳米粒子5 mg，分散到1 ml释放介质（pH 7.4，含质量浓度为1 g/L吐温80的磷酸盐缓冲液（phosphate buffered saline,PBS））中形成悬液。吐温80用于增大DTX在缓冲液中的溶解度并防止DTX结合到管壁上。随后，悬液转入透析袋（截留分子质量为3.5 ku）并浸入含15 ml PBS释放液的离心管中，保持37℃、200 r/min震荡离心管。每天更换透析袋外面的释放缓冲液，并利用高效液相色谱法进行分析。14 d后绘制载DTX纳米粒子与时间相关的累积释放曲线。

1.2.8 细胞摄取

HepG2细胞用含体积分数为10%胎牛血清、100 U/ml青霉素和100 mg/ml链霉素的DMEM培养基在腔室盖玻片上于5%CO2、37℃的环境下培养。采用载香豆素-6的纳米粒子观测和分析细胞摄取。将HepG2细胞与质量浓度为25 μg/ml载香豆素-6的纳米粒子37℃孵育1 h或2 h后，冷PBS冲洗3次；再用冷甲醇固定20 min；用DAPI复染细胞核10 min，PBS洗3次除去游离DAPI。使用CLSM分别在激发波长为340 nm和485 nm的通道进行观察。

在FCM分析过程中，先将HepG2细胞分别与质量浓度均为100 μg/ml载香豆素-6的TPGS-PLA/ NPs、pD-TPGS-PLA/NPs和Gal-pD-TPGS-PLA/NPs在37℃共同孵育1 h，然后用PBS洗涤和收集细胞，再通过FCM在488 nm激发波长检测进入细胞内的荧光物质香豆素-6。对10 000个细胞在530 nm发射波长的荧光信号进行收集、放大和扩展形成单参数的直方图。

进行定量分析时，将HepG2细胞以2×104个/孔接种至96孔板中孵育过夜；用平衡盐溶液（HBSS）37℃平衡1 h后，分别与质量浓度为50、100和500 μg/ml载香豆素-6的纳米粒子孵育2 h；吸弃溶液，用冷PBS洗涤3次；每孔加入50 μl含0.2 mol/L NaOH的0.5%Triton X-100溶液裂解细胞；最后用酶标仪分别于激发波长为430 nm和485 nm处检测荧光强度。细胞摄取效率表示为细胞相关荧光与加入荧光溶液荧光的百分比。

1.2.9 细胞存活率

将HepG2细胞以1×104个/孔铺于96孔板中，孵育过夜；分别与未载药及载DTX的TPGS-PLA/ NPs、pD-TPGS-PLA/NPs、Gal-pD-TPGS-PLA/NPs悬液（DTX的质量浓度为0.25、2.50、12.50、25.00 μg/ml）孵育24 h和48 h；吸弃悬液，加入含MTT（质量浓度为5 mg/ml）的DMEM培养基，继续孵育4 h；吸弃MTT并加入二甲基亚砜溶解甲臜晶体，使用酶标仪在波长570 nm处测量吸光度值。未被处理细胞的存活率视为100%并作为对照[24]。将各组样品的半抑制浓度（half maximal inhibitory concentration,IC50）与对照样品进行比较。

1.2.10 动物肿瘤模型的建立

将约0.1 ml溶解在PBS中的HepG2细胞植入BALB/c裸鼠的右侧皮下，剂量为2×106个细胞/裸鼠。接种后，密切观察每只老鼠的状态和肿瘤生长情况。肿瘤体积计算公式如下

1.2.11 体内治疗效果研究

当肿瘤体积达到50 mm3时，将裸鼠随机分为5组，分别于0、4、8、12 d进行注射给药。其中1组腹腔注射生理盐水设为对照组；另外4组分别注射DTX剂量为10 mg/kg的TPGS-PLA/NPs、pD-TPGSPLA/NPs、Gal-pD-TPGS-PLA/NPs和多西他赛注射液。密切观察裸鼠的临床症状和行为，每2天通过游标卡尺对肿瘤体积进行测量。裸鼠在接受治疗的第14天后脱颈处死，并测量肿瘤最终质量用来评估载药纳米粒的抗肿瘤活性。

1.3 统计学方法

采用SPSS10.0统计学软件处理数据，数据以均值±标准差（±s）表示，组间数据比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果与讨论

2.1 纳米粒子的表征

TPGS-PLA/NPs、pD-TPGS-PLA/NPs和Gal-pDTPGS-PLA/NPs的粒径大小及其分布通过动态光反射获得（表1）。pD-TPGS-PLA/NPs和Gal-pD-TPGSPLA/NPs由于包裹了聚多巴胺膜层，其粒径明显大于TPGS-PLA/NPs。TPGS-PLA/NPs的Zeta电位为（-16.4±3.7）mV，负电荷可能是由PLA表面的羧酸盐引起的；表面引入聚多巴胺膜层后Zeta电位依然为负，可能是聚多巴胺膜层在中性pH下酚羟基去离子化后形成负电荷引起的[25]。Gal-pD-TPGS-PLA/ NPs和pD-TPGS-PLA/NPs的Zeta电位无明显差别，说明连接在pD-TPGS-PLA/NPs的半乳糖胺不是很稳定，这与Park等[16]的研究结果类似。Gal-pDTPGS-PLA/NPs的载药量和包封率较TPGS-PLA/ NPs和pD-TPGS-PLA/NPs略低，可能是在连接半乳糖胺的过程中损失了一部分DTX。

在FESEM图中，并未发现TPGS-PLA/NPs、pDTPGS-PLA/NPs和Gal-pD-TPGS-PLA/NPs 3者形态有明显区别（图2A）；而在TEM图中，可明显看到引入聚多巴胺和半乳糖胺后在TPGS-PLA/NPs外层多了一个膜层，尺寸也明显加大（图2B）。证明在TPGS-PLA/NPs外层引入聚多巴胺是成功的，此结果与Wang等[26]的研究结果一致。

2.2 体外药物释放

载DTX的TPGS-PLA/NPs、pD-TPGS-PLA/NPs和Gal-pD-TPGS-PLA/NPs在体外释放14 d的结果如图3所示。在初始阶段，所有纳米粒子均存在突释行为，释放第2天载入的DTX已释放30%；14 d后，载DTX的TPGS-PLA/NPs、pD-TPGS-PLA/NPs和Gal-pD-TPGS-PLA/NPs分别释放了55.07%、54.33%和53.86%。说明这3种纳米粒子对DTX有着相同的释放行为，差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.3 纳米粒子的细胞摄取

表1 载多烯紫杉醇纳米粒子的表征（±s）

表1 载多烯紫杉醇纳米粒子的表征（±s）

样品 粒径（nm） 多分散系数 Zeta电位（mV） 载药量（%） 包封率（%）TPGS-PLA/NPs 126.5±7.2 0.142 -16.4±3.7 8.23±0.14 89.68±1.56 pD-TPGS-PLA/NPs 205.2±8.3 0.137 -14.5±2.5 8.07±0.21 89.25±2.37 Gal-pD-TPGS-PLA/NPs 209.4±5.1 0.145 -13.7±2.1 7.69±0.19 88.47±1.95

为检测HepG2细胞对纳米粒子的摄取，将DTX用香豆素-6替代并用CLSM检测。图4A显示了HepG2细胞分别与质量浓度为25 μg/ml载香豆素-6的纳米粒子共同孵育1 h和2 h后的CLSM图。可以看出，孵育1 h后，Gal-pD-TPGS-PLA/NPs组荧光强度明显强于TPGS-PLA/NPs和pD-TPGSPLA/NPs组，说明Gal-pD-TPGS-PLA/NPs表面的半乳糖胺对于靶向递送药物至关重要。为了进一步研究Gal-pD-TPGS-PLA/NPs中半乳糖胺在细胞摄取过程中的作用，将半乳糖胺和Gal-pD-TPGS-PLA/ NPs同时加入细胞培养液中，荧光发生淬灭。用人鼻咽癌细胞CNE-2作为对照，与Gal-pD-TPGS-PLA/NPs孵育1 h后，CNE-2细胞中几乎无荧光。此外，随着孵育时间的延长，各实验组HepG2细胞中的荧光强度均有所增强，说明半乳糖胺修饰的纳米粒子与HepG2细胞是通过配体-受体识别相互作用的。

由图4B可知，将HepG2细胞分别与质量浓度为50、100、500μg/ml载香豆素-6的TPGS-PLA/NPs、pDTPGS-PLA/NPs和Gal-pD-TPGS-PLA/NPs孵育2 h，随着质量浓度的增加，细胞摄取效率逐渐降低；但对Gal-pD-TPGS-PLA/NPs的摄取仍高于 TPGS-PLA/ NPs和pD-TPGS-PLA/NPs。

FCM检测细胞摄取的结果见图4C，与Gal-pDTPGS-PLA/NPs孵育的HepG2细胞荧光强度强于与TPGS-PLA/NPs和pD-TPGS-PLA/NPs孵育的细胞荧光强度。

2.4 纳米粒子对细胞存活率的影响

孵育24 h和48 h细胞存活率结果如图5所示。与载DTX的TPGS-PLA/NPs和pD-TPGS-PLA/NPs相比，载DTX的Gal-pD-TPGS-PLA/NPs对HepG2细胞的生长有更强的抑制作用，未载药纳米粒子对细胞则无明显毒性，表明制备的纳米粒子具有良好的生物相容性，且对组织和细胞无毒性。

IC50是指引起50%细胞死亡时的药物浓度，各组实验结果如表2所示。共同孵育24 h后，多西他赛与载 DTX的 TPGS-PLA/NPs和 pD-TPGS-PLA/ NPs的IC50相近，Gal-pD-TPGS-PLA/NPs组则明显较低；孵育48 h后，3种纳米粒子的IC50明显低于多西他赛，且Gal-pD-TPGS-PLA/NPs组仍为最低。体外实验表明，纳米粒子包载的DTX对HepG2细胞有更好的治疗效果，且Gal-pD-TPGS-PLA/NPs较未修饰的纳米粒子对肝癌有更好的靶向作用。

表2 多西他赛与载多烯紫杉醇纳米粒子共同孵育24 h或48 h后的IC50值（±s，μg/ml）

表2 多西他赛与载多烯紫杉醇纳米粒子共同孵育24 h或48 h后的IC50值（±s，μg/ml）

注：IC50—半抑制浓度

样品 孵育24 h 孵育48 h多西他赛 25.25±1.23 12.26±0.82 TPGS-PLA/NPs 25.66±1.54 3.29±0.56 pD-TPGS-PLA/NPs 23.34±1.47 3.47±0.78 Gal-pD-TPGS-PLA/NPs 10.19±0.92 0.56±0.06

2.5 体内抗肿瘤效果

与生理盐水组相比，载DTX的纳米粒子和多西他赛均能很好地抑制肿瘤的生长。其中，Gal-pDTPGS-PLA/NPs组肿瘤的生长速度最慢，这与体外细胞毒性结果一致（图6A）。所有裸鼠在给药后体质量均有所降低，但在4 d后有所回升（图6B）。离体肿瘤图像和质量测量结果显示，Gal-pD-TPGSPLA/NPs对荷瘤BALB/c裸鼠具有更强的肿瘤抑制作用。

3 结论

本研究成功制备了经聚多巴胺修饰并连接半乳糖胺的Gal-pD-TPGS-PLA/NPs，并对纳米粒子的粒径、形态及包载DTX行为进行了表征，Gal-pD-TPGSPLA/NPs的粒径约为200 nm。体外细胞吞噬实验和细胞毒性实验结果表明，Gal-pD-TPGS-PLA/NPs通过受体-配体识别靶向作用于肝癌细胞并对肝癌细胞的生长产生抑制作用。体内实验结果表明，载DTX的Gal-pD-TPGS-PLA/NPs比多西他赛、生理盐水、载DTX的TPGS-PLA/NPs和pD-TPGS-PLA/NPs均有较强的肿瘤抑制作用。Gal-pD-TPGS-PLA/NPs有望作为靶向治疗肝癌或肝脏其他疾病的药物递送系统。

利益冲突 无

（图1～6见插页4-2～4-4）

[1]Liao JF,Wang C,Wang YJ,et al.Recent advances in formation, properties,and applications of polymersomes[J].Curr Pharm Des, 2012,18(23):3432-3441.DOI:10.2174/138161212801227050.

[2]Bochicchio S,Dalmoro A,Barba AA,et al.Liposomes as siRNA delivery vectors[J].Curr Drug Metab,2014,15(9):882-892.DOI: 10.2174/1389200216666150206124913.

[3]Mei L,Zhang ZP,Zhao LY,et al.Pharmaceutical nanotechnology for oral delivery of anticancer drugs[J].Adv Drug Deliv Rev,2013, 65(6):880-890.DOI:10.1016/j.addr.2012.11.005.

[4]Feng SS,Huang GF.Effects of emulsifiers on the controlled release of paclitaxel(Taxol)from nanospheres of biodegradable polymers [J].J Control Release,2001,71(1):53-69.DOI:10.1016/S0168-3659(00)00364-3.

[5]Mu L,Feng SS.Vitamin E TPGS used as emulsifier in the solvent evaporation/extraction technique forfabrication ofpolymeric nanospheres for controlled release of paclitaxel(Taxol)[J].J Control Release,2002,80(1-3):129-144.DOI:10.1016/S0168-3659(02) 00025-1.

[6]Zhang ZP,Feng SS.Nanoparticles of poly(lactide)/vitamin E TPGS copolymer for cancer chemotherapy: synthesis,formulation, characterizationandinvitrodrugrelease[J].Biomaterials,2006,27(2): 262-270.DOI:10.1016/j.biomaterials.2005.05.104.

[7]张琳华,王海,马桂蕾,等.紫杉醇聚合物胶束及其抗肿瘤活性研究[J].国际生物医学工程杂志,2014,37(1):12-17.DOI: 10.37601cma.j.issn.1673-4181.2014.01.003. Zhang LH,Wang H,Ma GL,et al.Study on antitumor activity of paclitaxel-loaded polymeric micelles[J].Int J Biomed Eng,2014, 37(1):12-17.DOI:10.37601cma.j.issn.1673-4181.2014.01.003.

[8]Bamrungsap S,Zhao ZL,Chen T,et al.Nanotechnology in therapeutics:a focus on nanoparticles as a drug delivery system[J]. Nanomedicine,2012,7(8):1253-1271.DOI:10.2217/nnm.12.87.

[9]Yokoyama M.Drug targeting with nano-sized carrier systems[J].J Artif Organs,2005,8(2):77-84.DOI:10.1007/s10047-005-0285-0.

[10]Cuong NV,Li YL,Hsieh MF.Targeted delivery of doxorubicin to human breast cancers by folate-decorated star-shaped PEG-PCL micelle[J].J Mater Chem,2012,22:1006-1020.DOI:10.1039/ c1jm13588k.

[11]Fallon RJ,Schwartz AL.Receptor-mediated delivery of drugs to hepatocytes[J].Adv Drug Deliv Rev,1989,4(1):49-63.DOI:10.1016/ 0169-409X(89)90037-9.

[12]Liang HF,Chen CT,Chen SC,et al.Paclitaxel-loaded poly(γglutamic acid)-poly(lactide)nanoparticles as a targeted drug delivery system for the treatment of liver cancer[J].Biomaterials,2006,27(9): 2051-2059.DOI:10.1016/j.biomaterials.2005.10.027.

[13]Liang HF,Chen SC,Chen MC,et al.Paclitaxel-loaded poly(γglutamic acid)-poly(lactide)nanoparticles as a targeted drug delivery system against cultured HepG2 cells[J].Bioconjug Chem,2006, 17(2):291-299.DOI:10.1021/bc0502107.

[14]Rao KS,Reddy MK,Horning JL,et al.TAT-conjugated nanoparticles for the CNS delivery of anti-HIV drugs[J].Biomaterials,2008, 29(33):4429-4438.DOI:10.1016/j.biomaterials.2008.08.004.

[15]Narayanan S,Binulal NS,Mony U,et al.Folate targeted polymeric 'green'nanotherapy for cancer[J].Nanotechnology,2010,21(28): 285107.DOI:10.1088/0957-4484/21/28/285107.

[16]Park J,Brust TF,Lee HJ,et al.Polydopamine-based simple and versatile surface modification of polymeric nano drug carriers[J]. ACS Nano,2014,8(4):3347-3356.DOI:10.1021/nn405809c.

[17]Gullotti E,Park J,Yeo Y.Polydopamine-based surface modification for the development of peritumorally activatable nanoparticles[J]. Pharm Res,2013,30(8):1956-1967.DOI:10.1007/s11095-013-1039-y.

[18]Lee H,Dellatore SM,Miller WM,et al.Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings[J].Science,2007,318(5849): 426-430.DOI:10.1126/science.1147241.

[19]Lee H,Rho J,Messersmith PB.Facile conjugation of biomolecules onto surfaces via mussel adhesive protein inspired coatings[J].Adv Mater,2009,21(4):431-434.

[20]Zhang ZP,Mei L,Feng SS.Paclitaxel drug delivery systems[J]. ExpertOpinDrugDeliv,2013,10(3):325-340.DOI:10.1517/17425247. 2013.752354.

[21]Tao W,Zeng XW,Liu T,et al.Docetaxel-loaded nanoparticles based on star-shaped mannitol-core PLGA-TPGS diblock copolymer for breast cancer therapy[J].Acta Biomater,2013,9(11):8910-8920. DOI:10.1016/j.actbio.2013.06.034.

[22]Bhalla KN.Microtubule-targeted anticancer agents and apoptosis[J]. Oncogene,2003,22(56):9075-9086.DOI:10.1038/sj.onc.1207233.

[23]Feng SS,Mei L,Anitha P,et al.Poly(lactide)-vitamin E derivative/ montmorillonite nanoparticle formulations for the oral delivery of docetaxel[J].Biomaterials,2009,30(19):3297-3306.DOI:10.1016/j. biomaterials.2009.02.045.

[24]董霞,刘兰霞,朱敦皖,等.低分子质量壳聚糖修饰多壁碳纳米管的制备及细胞毒性研究[J].国际生物医学工程杂志,2015, 38(1):11-14.DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4181.2015.01.003. Dong X,Liu LX,Zhu DW,et al.Preparation and cytotoxicity study of multi-wailed carbon nanotubes modified with low-molecularweight chitosan[J].Int J Biomed Eng,2015,38(1):11-14.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4181.2015.01.003.

[25]Yu B,Liu JX,Liu SJ,et al.Pdop layer exhibiting zwitterionicity:a simple electrochemical interface for governing ion permeability[J]. ChemCommun,2010,46(32):5900-5902.DOI:10.1039/c0cc00596g.

[26]Wang T,Zhu DW,Liu G,et al.DTX-loaded star-shaped TAPP-PLA-b-TPGS nanoparticles for cancer chemical and photodynamic combination therapy[J].RSC Adv,2015,5:50617-50627.DOI: 10.1039/C5RA09042C.

Docetaxel-loaded polydopamine-modified TPGS-PLA nanoparticles as a liver cancer targeted drug deliverysystem

Wu Shengjie,Chen Zhuo,Hu Chunyan,Qin Yu,Fan Fan,Wang Hai,Zhang Linhua,Tao Wei,Liu Gan, Zeng Xiaowei,Mei Lin,Zhu Dunwan
Institute of Biomedical Engineering,Chinese Academy of Medical Sciences&Peking Union Medical College,Tianjin Key Laboratory of Biomedical Materials,Tianjin 300192,China(Wu SJ,Chen Z,Hu CY,Qin Y,Fan F,Wang H, Zhang LH,Zhu DW)；Division of Life and Health Sciences,Graduate School at Shenzhen,Tsinghua University, Shenzhen 518055,China(Tao W,Liu G,Zeng XW,Mei L)

Zhu Dunwan,Email:zhudunwan@163.com

Objective To develop a simple way to functionalize polymeric nanoparticle(NP)surfaces with ligands and/or additional polymeric layers with polydopamine-based surface modification.Methods The docetaxel (DTX)-loaded formulations was developed using polydopamine-modified NPs synthesized using D-α-tocopherol polyethylene glycol 1000 succinate-poly(lactide)(pD-TPGS-PLA/NPs).To target liver cancer cells,galactosamine was conjugated on the prepared pD-TPGS-PLA/NPs to enhance the delivery of DTX via ligand-mediated endocytosis. Results The size and morphology of pD-TPGS-PLA/NPs and Gal-pD-TPGS-PLA/NPs changed obviously compared with TPGS-PLA/NPs.In vitro studies showed that TPGS-PLA/NPs,pD-TPGS-PLA/NPs and Gal-pD-TPGS-PLA/NPs had similar release profiles of DTX.Both confocal laser scanning microscopy and flow cytometric results showed that coumarin 6-loaded Gal-pD-TPGS-PLA/NPs had the highest cellular uptake efficiency in liver cancer cell line HepG2. Moreover,DTX-loaded Gal-pD-TPGS-PLA/NPs inhibited the growth of HepG2 cells more potently than TPGS-PLA/ NPs,pD-TPGS-PLA/NPs,and a clinically available DTX formulation(Taxotere).The in vivo anti-tumor effects study showed that injecting DTX-loaded Gal-pD-TPGS-PLA/NPs reduced the tumor size most significantly on hepatomabearing nude mice.Conclusions These results suggest that Gal-pD-TPGS-PLA/NPs prepared in the studyspecifically interacted with the hepatocellular carcinoma cells through ligand-receptor recognition and they may be used as a potentially eligible drug delivery system targeting liver cancers.

Cancer nanotechnology; Dopamine polymerization; Surface modification;Galactosylated nanoparticles;Liver targeting

朱敦皖，Email:zhudunwan@163.com

10．3760/cma．j．issn．1673-4181．2016．04．001

国家自然科学基金面上项目（81571793,51373199，81671806）；天津市自然科学基金重点项目（15JCZDJC38300）；中央级公益性科研院所基本科研业务费（2016ZX310095，2016ZX310098）

2016-06-17）