基于自发荧光特性系统探索PEG修饰的氧化石墨烯体内过程及生物安全性

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31771029
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    侯振清
  • 依托单位：
    昌吉学院
  • 学科分类：
    C1002.生物材料与生物效应
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The functionalized nano graphene oxide (FNGO) has good drug / gene loading and near infrared absorption capacity. The material itself also has an excellent therapeutic effect on tumor photothermal therapy. However, the current study of the biological safety of FNGO is mainly reflected in the cell level. As for animal model, it is not thorough enough. The pathway of its body excretory is not clear, which seriously hampers the application of FNGO in the field of biomedicine. This project is proposed to revolve around this scientific issue. Firstly, NGO is modified with polyethyleneglycol (PEG) to obtain PEG-NGO, and meanwhile PEG-NGO with an average particle size of about 50, 100, and 200 nm are prepared by gradient centrifugation respectively. Secondly, based on the autofluorescent property of PEG-NGO in the visible or near infrared region, Sprague Dawley (SD) rats is used for the animal model of the study, and they are single-administrated with high, medium, and low dose of different size of PEG-NGO respectively by intravenous injection. The absorption, pharmacokinetics, and biodistribution of PEG-NGO in SD rats are explored accurately and efficiently using molecule imaging technique.This project aims to provide experimental foundation and theoretical basis for further application of PEG-NGO in the fields of biomedicine.
功能化纳米氧化石墨烯（FNGO）具有良好的药物/基因装载和近红外光吸收能力，并且材料自身表现出良好的肿瘤光热治疗效果。然而，目前对FNGO生物安全性认识主要体现在细胞水平，体内研究不够系统和深入，排泄途径尚不清楚，严重阻碍了FNGO在生物医药上的应用。本项目围绕这些科学问题，首先合成聚乙二醇修饰的纳米氧化石墨烯（PEG-NGO），利用梯度离心法制备平均粒径分别约为50、100和200 nm的PEG-NGO。然后，基于PEG-NGO在可见光或近红外波段可自发荧光的特性，以SD大鼠为实验动物模型，通过静脉注射途径，对大鼠分别在不同粒径、高中低三种剂量单次给药条件下，结合分子影像技术精准高效地测试其在大鼠体内的吸收、药代、生物分布，阐明其排泄途径。预期成果可为PEG-NGO在生物医药领域的应用提供实验基础和理论根据。

结项摘要

纳米氧化石墨烯（NGO），作为一种二维的碳纳米材料，有超大的比表面积和优异的光热性能，含有大量的活性化学基团，比如羧基、羰基、羟基和环氧基等，既容易对其进行生物化学功能化，又使其具有很好的生物相容性，已成为纳米医学领域中备受关注的研究热点。到目前为止，功能化的NGO和NGO在生物医学方面的应用表现出很大的潜力，应用范围已经涉及到生物传感器、肿瘤显像和治疗（药物输送和基因转染）等。然而，目前对功能化的NGO生物安全性认识主要体现在细胞水平，体内研究不够系统和深入，严重阻碍了功能化的NGO进一步得临床转化和应用。本项目围绕这些科学问题，首先分别通过至上而下的Hummers法和至下而上的热解柠檬酸法制备了NGO，并利用碳二亚胺法进行PEG功能化修饰NGO（NGO-PEG），通过一系列的性能测试表征考察了NGO及PEG功能化的NGO的形貌尺寸、表面电势、荧光特性和生理环境中的稳定性。基于NGO-PEG自身优异的荧光特性，进行了体外摄取、药代动力学和药物组织分布实验，研究其体内外吸收、药代、生物分布情况，同时通过对注射SD大鼠血液的血常规和生化检测、溶血实验以及离体组织器官H&E染色研究其体内生物安全性。研究表明，两种方法制备的NGO与PEG功能化NGO均呈现具有横向尺寸在50-100 nm范围内、厚度在1 nm左右的薄片层形貌，其中热解柠檬酸制备的NGO及其PEG功能化修饰物均具有优异的荧光性能，表明了利用其自身荧光特性应用于体内、外过程检测的可行性。NGO-PEG具有在生理环境中的稳定性。此外，NGO-PEG对L02、HeLa、4T1和A549细胞的活性基本无影响，在体内循环中具有较长的血液循环时间，NGO-PEG的快分布相半衰期和慢分布相半衰期分别为2.68±0.26 h和21.70±0.46 h，曲线下面积（AUC0-t）为192.28±10.13 mg·h/mL，清除率为23.19±0.41 mL/h，表明了NGO-PEG具有较长的血液循环时间，组织分布主要在SD大鼠的肝脏和肾脏中聚集，并随着循环时间的延长可以完全从体内清除，同时又对组织器官无明显的毒副作用。本项目研究成果可为NGO-PEG在生物医药领域的应用提供实验基础和理论根据。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Design of pH-sensitive methotrexate prodrug-targeted curcumin nanoparticles for efficient dual-drug delivery and combination cancer therapy.
pH敏感的甲氨蝶呤前药靶向姜黄素纳米颗粒的设计，用于有效的双药递送和联合癌症治疗
  • DOI：
    10.2147/ijn.s152312
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    International journal of nanomedicine
  • 影响因子：
    8
  • 作者：
    Xie J;Fan Z;Li Y;Zhang Y;Yu F;Su G;Xie L;Hou Z
  • 通讯作者：
    Hou Z
Glutathione-responsive self-delivery nanoparticles assembled by curcumin dimer for enhanced intracellular drug delivery
由姜黄素二聚体组装的谷胱甘肽响应自递送纳米颗粒可增强细胞内药物递送
  • DOI：
    10.1016/j.ijpharm.2018.07.061
  • 发表时间：
    2018-10-05
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF PHARMACEUTICS
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Zhang, Huabing;Zhang, Yubin;Hou, Zhenqing
  • 通讯作者：
    Hou, Zhenqing
Integration of phospholipid-hyaluronic acid-methotrexate nanocarrier assembly and amphiphilic drug–drug conjugate for synergistic targeted delivery and combinational tumor therapy
磷脂-透明质酸-甲氨蝶呤纳米载体组装体与两亲性药物-药物缀合物的整合，用于协同靶向递送和组合肿瘤治疗
  • DOI：
    10.1039/c8bm00009c
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Biomaterials Science
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Yang Li;Huabing Zhang;Yilin Chen;Jinyuan Ma;Jinyan Lin;Yinying Zhang;Zhongxiong Fan;Guanghao Su;Liya Xie;Xuan Zhu;Zhenqing Hou
  • 通讯作者：
    Zhenqing Hou
Methotrexate-Camptothecin Prodrug Nanoassemblies as a Versatile Nanoplatform for Biomodal Imaging-Guided Self-Active Targeted and Synergistic Chemotherapy
甲氨蝶呤—喜树碱前药纳米组件作为生物模态成像引导的自我主动靶向和协同化疗的多功能纳米平台
  • DOI：
    10.1021/acsami.7b10027
  • 发表时间：
    2017-10-11
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Li, Yang;Lin, Jinjan;Hou, Zhenqing
  • 通讯作者：
    Hou, Zhenqing
Programmed Nanococktail Based on pH-Responsive Function Switch for Self-Synergistic Tumor-Targeting Therapy
基于 pH 响应功能开关的编程纳米鸡尾酒用于自我协同肿瘤靶向治疗
  • DOI：
    10.1021/acsami.7b08218
  • 发表时间：
    2017-11-15
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Li, Yang;Song, Liang;Hou, Zhenqing
  • 通讯作者：
    Hou, Zhenqing

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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

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          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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