海藻酸钠稳定金纳米簇的肾脏清除

doi:10.7503/cjcu20240135

摘要/Abstract

摘要：

使用生物相容性良好的海藻酸钠作为金纳米簇的配体, 制备了细胞毒性极低的海藻酸钠稳定的金纳米簇, 其尺寸为(4.2±0.9) nm. 海藻酸钠配体通过延缓金纳米簇的肾脏代谢过程, 将金纳米簇的血液循环半衰期延长至(8.2±0.2) h, 并将肿瘤的摄取效率提高到10.4%ID/g; 当肿瘤区域存在高浓度的钙离子时, 其与海藻酸钠的交联可将肿瘤摄取效率进一步提高到14.5%ID/g. 通过对小鼠排泄物的监测, 证明了金纳米簇主要通过肾脏过滤, 经过尿液排出体外, 代谢过程仅对肾功能产生可恢复的微小干扰, 表明海藻酸钠稳定的金纳米簇具备良好的生物安全性. 本文通过对配体功能性的探索, 解决了纳米簇在生物安全性与肿瘤治疗效率之间的矛盾, 也为其它高性能纳米诊疗试剂的功能设计提供了理论依据.

关键词: 纳米簇, 肾脏清除, 生物安全性, 肿瘤摄取, 电子计算机断层扫描成像

Abstract:

Biocompatible and biodegradable sodium alginate（SA） was used to stabilize Au nanoclusters（NCs） in this paper. Combined with the chemical inertness of Au， SA-AuNCs of （4.2±0.9） nm in diameter exhibited extremely low cytotoxicity. After administrated into mice， SA could delay the renal clearance of SA-AuNCs and prolong the half-life to （8.2±0.2） h in blood circulation. Thus the tumor uptake rate was increased to 10.4%ID/g. When tumor area contained high concentration of calcium ions， the tumor uptake rate could be further improved to 14.5%ID/g due to cross-link between Ca²⁺ and SA. The SA-AuNCs were mainly excreted through renal clearance， which only involved minor， but recoverable interference to the renal function. This indicates good biosafety of SA-AuNCs. This work can solves the contradiction between the renal clearance and tumor uptake of nanoclusters by using functional of ligands， which provides theoretical guidance for other high-performance diagnostic and therapeutic nanomaterials.

Key words: Nanoclusters, Renal clearance, Biosafety, Tumor uptake, Computed tomography imaging

中图分类号:

O636

TrendMD:

王天缘, 张华真, 赵聘, 王凯, 林敏. 海藻酸钠稳定金纳米簇的肾脏清除. 高等学校化学学报, 2025, 46(1): 20240135.

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图/表 6

Fig.1 TEM image of SA⁃AuNCs(A), the size distribution profile of of SA⁃AuNCs based on TEM image(B), SA⁃AuNCs size measured by DLS before(a) and after(b) 7 d of storage(C) and UV⁃Vis absorption spectra of SA⁃AuNCs(D)

Fig.2 CT images(A) and CT signal intensity(B) of AuNCs at increasing concentrations of 0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 mg/mL

Fig.3 Relative cell viability for KB cells post incubation with different concentrations of AuNCs for 24 h

Fig.4 Liver and renal functions of mice detected 24 h post intravenous injection of AuNCs(A) and uric acid content from 1 to 8 d post injection of AuNCs(B)

Fig.6 Collected content of AuNCs from urine at different time points(A) and an optical image for urine samples taken 3, 6, 9, 12 h post intravenous injection of AuNCs(B)

Fig.7 CT images of KB tumors exhibited in grayscale and false⁃color forms

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