以“动态保护”策略构建基于无机介孔纳米粒子的多功能药物载体系统

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51773055
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Compared with the traditional organic/polymeric drug delivery systems, inorganic mesoporous nanoparticles, including mesoporous silica nanoparticles (MSN) and mesoporous ZnO nanoparticles (MZN) based delivery systems have higher drug loading capability and better stability with a "zero premature drug release" property. By introducing appropriate protection strategies scientists can make which targeted drug release more efficiently. In our previous work and works reported by other scientists, it is found that “dynamic protection” strategies can protect the drug carriers effectively, and make which “stealthy” in the physiological environment and "activated" to "anchor" the cancer cells by the acid in tumor tissues. Compared to the neutral pH (∼7.4) in the blood and healthy tissues, weakly acidic conditions could be found in tumor tissues (< 6.8) and intracellular environments (4.5-5.5). Therefore, in this project, we plan to introduce the PEG "dynamic protection" strategy and "charge reversal" strategy respectively to the magnetic MSN (M-MSN) and MZN based systems respectively to fabricate a series of multifunctional dual pH-sensitive anticancer drug delivery systems to achieve the controlled drug release intracellular. By studying the capabilities of the drug carriers “anchoring” and entering cancer cell in different pHs in vitro and in vivo, we plan to elucidate the mechanisms of the two "dynamic protection" strategies and the differences between which. As a result, we can screen the optimal strategy for different drug delivery systems under different conditions. Also, in vitro and in vivo experiments will also be taken to investigate the safety and cancer treatment effect of the different kinds of systems. Furthermore, for M-MSN based systems, we plan to study the application prospects of which in the cancer targeting magnetic resonance imaging (MRI) fields as the cancer theranostics systems. We also plan to study the synergistic therapy capability of MZN based systems. We hope that our work could illuminate the mechanisms and application prospects for the two kinds of “dynamic protection” strategies; and could provide novel ideas for designing multifunctional drug delivery systems with safety and high efficiency.
包括介孔硅(MSN)与介孔氧化锌(MZN)在内的无机介孔纳米粒子药物载体系统相比传统有机/高分子载体载药量高、稳定性好且可实现“零提前释药”。而合适保护机制的引入可使其更加高效的靶向给药。申请人前期工作及相关文献表明“动态保护”策略可有效保护载体,使其在生理环境中“隐身”而经肿瘤“激活”以“锚定”癌细胞。基于体内不同环境pH的差异,本项目拟分别将PEG“动态保护”及“电荷反转”策略引入到磁性MSN(M-MSN)与MZN系统中制备一系列多功能双pH敏感型抗癌药物载体系统,以实现癌细胞内药物控释。通过体内外实验系统研究两种“动态保护”策略对载体“锚定”并进入癌细胞能力的影响,阐明其作用机制并对比差异,以筛选不同条件下最优的保护策略。考察两种策略对载体安全性及肿瘤治疗能力的影响。系统考察M-MSN载体在磁共振成像领域的应用前景及MZN载体的协同治疗能力,为其在癌症诊疗领域的研究和应用奠定基础。

结项摘要

基于无机介孔纳米粒子(IMN)的药物载体系统相比传统有机/高分子载体载药量高、稳定性好且可实现“零提前释药”。而合适保护机制的引入可使其更加高效的靶向给药。申请人前期工作表明“动态保护”策略可有效解决因“隐形”分子的修饰导致载体难以进入癌细胞的难题。为此,本项目将PEG“动态保护”及电荷翻转策略分别引入到IMN中制备了一系列多功能多重敏感型抗癌药物载体系统。我们首先以介孔硅纳米粒子(MSN)为基础,以β-环糊精为“阀门”,引入PEG“动态保护”策略构建了双pH敏感型载体DOX@MSN-B-CD-PEG及DOX@MSN-CD-PEG。PEG可于中性环境下保护载体,而可在肿瘤微酸性环境下脱落,裸露正电荷助载体进入癌细胞,并在更酸的细胞内释放药物。随后我们引入电荷翻转策略制备了双pH敏感的DOX@MSN-ZnO-PLL-PLL(DMA) 及pH/氧化还原双敏感的DOX@HMSN-SS-PLL(cit)。该系统在中性环境下表面电位为负,而可在肿瘤微酸性环境下翻转为正便于细胞吞噬。中空MSN(HMSN)的引入可大幅提高载药量。在此基础上,我们分别引入近红外发射碳点及Fe3O4磁性纳米粒子构建了pH/氧化还原双敏感的DOX@HMSN-SS-C-dots-PLL(cit) 及DOX@MMSN-SS-PEI-cit,分别获得靶向近红外与T2-MR成像能力,实现诊疗一体。最后,针对以上两种策略响应速度过慢的问题,我们构建了一种具备快速电荷翻转能力、pH/氧化还原双敏感的载体DOX@HMSN-SS-PASP-API。体内外实验均表明以上系统可有效降低药物毒副作用、提高利用率,并可有效杀死癌细胞,抑制肿瘤生长。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
A dual-sensitive poly(amino acid)/hollow mesoporous silica nanoparticle-based anticancer drug delivery system with a rapid charge-reversal property
具有快速电荷反转特性的双敏感聚氨基酸/中空介孔二氧化硅纳米粒子抗癌药物递送系统
  • DOI:
    10.1016/j.jddst.2021.102817
  • 发表时间:
    2021-09-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF DRUG DELIVERY SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Xu, Xiangyu;Duan, Junlin;Li, Cao
  • 通讯作者:
    Li, Cao
Fabrication of Microporous Polymeric Film via Colloid-Based Layer-By-layer Technology for CO2 Capturing
通过基于胶体的逐层技术制备用于二氧化碳捕获的微孔聚合物薄膜
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Macromolecular Materials and Engineering
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Pan Yaoyu;Song Qiongfang;Zhu Yalin;Wang Yun;Sun Zhengguang;Chen Xueqin;Xu Ziqiang;Li Cao;Jiang Bingbing
  • 通讯作者:
    Jiang Bingbing
Polysaccharide/mesoporous silica nanoparticle-based drug delivery systems: A review
基于多糖/介孔二氧化硅纳米颗粒的药物递送系统:综述
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2021.10.142
  • 发表时间:
    2021-10-29
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Kuang, Ying;Zhai, Junjun;Li, Cao
  • 通讯作者:
    Li, Cao
Multi-stimuli responsive hollow MnO2-based drug delivery system for magnetic resonance imaging and combined chemo-chemodynamic cancer therapy
用于磁共振成像和化学-化学动力学联合癌症治疗的多刺激响应空心二氧化锰药物递送系统
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2021.03.048
  • 发表时间:
    2021-04-29
  • 期刊:
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Xu, Xiangyu;Duan, Junlin;Li, Cao
  • 通讯作者:
    Li, Cao
Dual-pH-sensitive mesoporous silica nanoparticle-based drug delivery system for tumor-triggered intracellular drug release
双pH敏感介孔二氧化硅纳米颗粒药物递送系统用于肿瘤触发细胞内药物释放
  • DOI:
    10.1007/s10853-018-2363-8
  • 发表时间:
    2018-08-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Chen, Hui;Kuang, Ying;Li, Cao
  • 通讯作者:
    Li, Cao

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其他文献

还原敏感型纳米凝胶的制备及其药物控释性能研究
  • DOI:
    10.13909/j.cnki.1009-1815.2018.02.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    胶体与聚合物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘容;陈辉;李草;江兵兵
  • 通讯作者:
    江兵兵
聚氨基酸离子液体的制备及其对CO2的吸收性能
  • DOI:
    10.14133/j.cnki.1008-9357.2016.01.011
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    功能高分子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶海峰;郭慧;李草;陈学琴;江兵兵
  • 通讯作者:
    江兵兵

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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