核糖核酸酶A表面原位聚合构建抗肿瘤纳米胶囊研究

doi:10.7503/cjcu20240262

摘要/Abstract

摘要：

通过原位聚合策略, 在核糖核酸酶A(RNase A)表面构建聚合物外壳, 制备了纳米胶囊n(RNase A). 表征结果表明, n(RNase A)呈现均一的球形结构, 流体力学直径和zeta电位分别为(118.9±14.1) nm和(7.3±1.5) mV. 通过荧光显微镜和流式细胞术对纳米胶囊n(RNase A)的肿瘤摄取能力进行表征, 发现该体系能够被非小细胞肺癌细胞系A549高效摄取. 以此为基础, 纳米胶囊n(RNase A)能够切割细胞质中的RNA分子, 诱导肿瘤细胞凋亡, 显著抑制肿瘤细胞增殖. 本研究利用表面原位聚合技术构建了能够实现RNase A胞内递送的纳米制剂, 为其它医用酶分子纳米胶囊的构建与评价提供了借鉴思路.

关键词: 核糖核酸酶A, 原位聚合, 纳米胶囊, 抗肿瘤制剂

Abstract:

The in situ polymerization strategy was applied to construct a polymeric shell on the surface of ribonuc-lease A（RNase A） to obtain n（RNase A） nanocapsules. The characterization showed that n（RNase A） exhibited a homogeneously spherical structure with hydrodynamic diameter and zeta potential values of （118.9±14.1） nm and （7.3±1.5） mV， respectively. Using fluorescence microscopic and flow cytometric analysis， n（RNase A） nanocapsules were identified to be efficiently internalized by A549 non-small cell lung cancer cells. After the internalization， n（RNase A） could further cleave RNA molecules in the cytosol， thereby inducing the cell apoptosis and inhibiting the cell proliferation. In conclusion， the present research successfully prepared a nanoformulation to facilitate the intracellular delivery of RNase A using surface-initiated in situ polymerization， and thus provided a useful idea for the construction and evaluation of other medicinal enzymes-based nanocapsules.

Key words: Ribonuclease A, In situ polymerization, Nanocapsules, Anti-tumor formulation

中图分类号:

O631.5

TrendMD:

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图/表 5

Fig.1 Hydrodynamic size(A) and zeta potential(B) of RNase A and n(RNase A) nanocapsules, TEM image of n(RNase A)(C), SDS⁃PAGE analysis of RNase A and n(RNase A)(D), relative activity of n(RNase A) in comparison to native RNase A(E), residual activities of RNase A and n(RNase A) at predetermined time points after the incubation with PBS(50 mmol/L, pH=7.4) at 37°C within 12 h(F)Data were presented as mean±SD of triplicate experiments.

Fig.2 Cellular uptake analysis of n(FITC⁃RNase A) with different concentrations of FITC⁃RNase A in A549 cells through flow cytometry(A), quantitative analysis of cellular uptake of n(FITC⁃RNase A) nanocapsules based on mean fluorescence intensity and FITC⁃positive cells(B, C), the cellular uptake analysis of 6 μg/mL FITC⁃RNase A and n(FITC⁃RNase A) using fluorescence microscope(D)Data were presented as mean±SD of triplicate experiments. a. Control； b. FITC⁃RNase A； c. 2 μg/mL n（FITC⁃RNase A）； d. 4 μg/mL n（FITC⁃RNase A）； e. 6 μg/mL n（FITC⁃RNase A）； f. 8 μg/mL n（FITC⁃RNase A）.

Fig.3 Cycle threshold values of TB green fluorescence analysis in quantitative real⁃time PCR(RT⁃qPCR)Data were presented as mean±SD of triplicate experiments（***P<0.001）.

Fig.4 Cell viability of A549 cells after the treatment with n(BSA) at different concentrations for 24 h(A), anti⁃proliferative effect of n(RNase A) against A549 cells through MTT assay(B) and live/dead staining assay of A549 cells after the treatment with n(RNase A)(C)Data were presented as mean value±SD（n = 3）.

Fig.5 TUNEL cell staining assay of A549 cells treated with n(RNase A) capsules for 24 h(A), flow cytometric analysis of cell apoptosis after the treatment with n(RNase A) capsules for 24 h using Annexin⁃FITC/PI staining(B)

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