范彩霞，陳志喜，高文慧，賴水招，鄭錦坤

(1.汕頭大學(xué)附屬粵北人民醫(yī)院，廣東 韶關(guān) 512026；2.廣州醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，廣州 510005)

羧甲基殼聚糖超小超順磁氧化鐵納米粒在大鼠體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)特點(diǎn)及組織分布

范彩霞1，陳志喜1，高文慧2，賴水招1，鄭錦坤1

(1.汕頭大學(xué)附屬粵北人民醫(yī)院，廣東 韶關(guān) 512026；2.廣州醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，廣州 510005)

目的 考察羧甲基殼聚糖超小超順磁氧化鐵納米粒(O-carboxymethyl chitosans ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles，OCMCS-USPIO-NPs)在SD大鼠體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)特征及組織分布，為其臨床應(yīng)用提供依據(jù)。方法 SD大鼠隨機(jī)分為生理鹽水組、OCMCS-USPIO-NPs組和葡聚糖超順磁氧化鐵納米粒組(dextran-SPIO-NPs)，原子分光光度法測(cè)定血漿和心、肝、脾、肺和腎等組織的鐵含量，DAS 藥動(dòng)學(xué)軟件對(duì)血藥濃度-時(shí)間數(shù)據(jù)處理，求得OCMCS-USPIO-NPs組和dextran-SPIO-NPs組在大鼠體內(nèi)的主要藥動(dòng)學(xué)參數(shù)；繪制組織內(nèi)鐵含量-時(shí)間曲線結(jié)合普魯士藍(lán)染色，比較OCMCS-USPIO- NPs和Dextran-SPIO-NPs在大鼠體內(nèi)組織分布特點(diǎn)。結(jié)果 OCMCS-USPIO-NPs組和dextran-SPIO-NPs組的主要藥動(dòng)學(xué)參數(shù)(AUC，MRT，t1/2，CL，V2，差異顯著(P＜0.05)，且OCMCS-USPIO-NPs組t1/2＞7 h；OCMCS-USPIO-NPs組在肝、脾和肺的組織分布濃度顯著低于dextran-SPIO-NPs組。結(jié)論 OCMCS-USPIO-NPs能逃避網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬，具有長(zhǎng)循環(huán)作用。

超小超順磁氧化鐵納米粒；原子分光光度法；藥動(dòng)學(xué)；組織分布

超順磁氧化鐵納米粒(superparamagnetic oxide iron nanoparticles，SPIO-NPs)具有超順磁性、細(xì)胞毒性低、包被的高分子物質(zhì)表面有特異性功能基團(tuán)，可以與其他藥物、對(duì)比劑結(jié)合等理化特性使其常作為MRI對(duì)比劑、靶向給藥系統(tǒng)載體、熱療劑，在醫(yī)學(xué)研究及臨床上廣泛應(yīng)用，是目前醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿[1-2]。根據(jù)粒徑不同，SPIO-NPs可以分為2類：普通的SPIO-NPs(粒徑＞50 nm)和超小的超順磁氧化鐵納米粒(USPIO-NPs、粒徑＜50 nm)[3]，普通SPIO-NPs主要用于巨噬細(xì)胞豐富的組織臟器疾病(如肝臟、脾臟、淋巴結(jié)和骨髓等器官疾病)的診斷。由于USPIO-NPs顆粒較小而且表面包有較厚的高分子物質(zhì)，能逃避血管網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬，而具有長(zhǎng)循環(huán)作用，可以用于腫瘤的淋巴轉(zhuǎn)移、炎癥和退行性疾病的診斷。臨床試驗(yàn)證明USPIO粒子對(duì)淋巴結(jié)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)具有親和性，可通過淋巴管輸送到淋巴結(jié)而被淋巴結(jié)內(nèi)的巨噬細(xì)胞攝取，腫瘤淋巴轉(zhuǎn)移部位由于淋巴細(xì)胞被腫瘤細(xì)胞取代對(duì)USPIO的攝取下降，淋巴結(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移部位與正常淋巴結(jié)的對(duì)比度得以增強(qiáng)，可用于頭、頸部、盆腔腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的評(píng)價(jià)，對(duì)癌癥患者的治療和預(yù)后具有重要的臨床價(jià)值[4-6]。

本課題組已采用“二步法”成功完成羧甲基殼聚糖超小超順磁氧化鐵納米粒(O-carboxymethyl chitosans ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles，OCMCS-USPIO-NPs)制備工藝優(yōu)化篩選，理化性質(zhì)表征、細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)及體外抗吞噬細(xì)胞吞噬作用考察[7]。在此基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)以SD大鼠為模型動(dòng)物，自制葡聚糖超順磁氧化鐵納米粒(dextran-SPIO-NPs)(粒徑＞220 nm)為陽(yáng)性對(duì)照，原子分光光度法測(cè)定OCMCS-USPIO-NPs血漿及心、肝、脾、腎、肺等組織的鐵含量，考察其體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)特點(diǎn)及組織分布情況，進(jìn)一步證實(shí)其抗網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬的特性，為進(jìn)一步研究其在腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，血管造影等應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與儀器

1.1 試劑與試藥

OCMCS-USPIO-NPs(批號(hào)：2012-08-10，透射電鏡粒徑為9.5 nm，流體粒徑為36.7 nm，鐵含量為5.67 mg·mL-1)和dextran-SPIO-NPs(批號(hào)：20120809，透射電鏡粒徑為11.2 nm，流體粒徑為223.4 nm，鐵含量為5.82 mg·mL-1)均由本課題組研制；NH4Fe(SO4)2·12H2O、鹽酸、硝酸、高氯酸、高純乙炔(分析純，均購(gòu)自廣州化學(xué)試劑有限公司)。Milli-Q超純水。

1.2 儀器

平板加熱器(上海昌安電子科技有限公司)；AA6300C原子吸收光譜儀(日本島津)；TMP電子天平(德國(guó)Satorius公司)；xw-80A型漩渦振蕩器(江蘇海門林貝儀器有限公司)；低溫離心機(jī)(美國(guó)THERMO LEGEND公司)。

1.3 動(dòng)物

SPF級(jí)SD大鼠，♂，體質(zhì)量(300±10)g，購(gòu)自南方醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，合格證號(hào)：SCXK(粵)2006-0015。

2 方法

2.1 方法學(xué)考察

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的制備 精密稱取NH4Fe(SO4)2·12H2O配制100 μg·mL-1的鐵對(duì)照品溶液。精密量取該鐵對(duì)照品溶液0，0.05，0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，0.9，1.0，1.5，2.0，2.5 mL至西林瓶中，加入蒸餾水，空白血漿或含有20%組織的組織懸液0.25 mL和1 mL混酸(硝酸-高氯酸體積比3∶1)，室溫下消化24 h后用平板加熱器蒸干，待冷卻后加入3%的鹽酸溶液1 mL溶解西林瓶中的Fe3+離子，并轉(zhuǎn)入50 mL量瓶，用水稀釋至刻度，搖勻，配制成濃度為0，0.1，0.2，0.4，0.8，1.2，1.6，1.8，2.0，3.0，4.0和5.0 μg·mL-1的系列鐵對(duì)照品溶液。在波長(zhǎng)248.3 nm；燈電流：8.0 mA；光譜通帶：2 nm；空氣流量：15.0 L·min-1；乙炔流量：2.1 L·min-1；燃燒器高度：7.5 mm的條件下測(cè)定吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，樣品濃度為橫坐標(biāo)，繪制鐵吸光度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.1.2 樣品的處理 用移液器精密量取0.2 mL血漿或各組織50 mg于西林瓶中，加入1 mL混酸(硝酸-高氯酸體積比3∶1)，室溫下消化24 h后用平板加熱器蒸干，待冷卻后加入3%的鹽酸溶液1 mL溶解西林瓶中的Fe3+離子，轉(zhuǎn)入100 mL量瓶，用超純水稀釋，取適量注入原子分光光度計(jì)中，空氣-乙炔火焰，在248.3 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度(A)，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求出鐵含量，再按照稀釋比例求算血漿內(nèi)的鐵含量[8]。

2.1.3 回收率測(cè)定 分別配制0.1，1.4，3.2 μg·mL-1的鐵對(duì)照品溶液及含有空白血漿或各組織20%的勻漿液，每個(gè)濃度3份，分別精密量取1 mL加入0.2 mL 0.1 mol·L-1鹽酸溶液中，加入1 mL混酸(硝酸-高氯酸體積比3∶1)，室溫下消化24 h后用平板加熱器蒸干，待冷卻后加入3%的鹽酸溶液1 mL溶解西林瓶中的Fe3+離子，轉(zhuǎn)入100 mL量瓶，用超純水稀釋，取適量注入原子分光光度計(jì)中，空氣-乙炔火焰，在248.3 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度(A)，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求出鐵含量，計(jì)算回收率，回收率=(C測(cè)定值/C實(shí)際加入濃度)×100%。

2.1.4 日間精密度考察 分別配制高、中、低濃度(3.2，1.4和0.1 μg·mL-1)的鐵對(duì)照品溶液，精密量取1 mL加入0.2 mL 0.1 mol·L-1鹽酸溶液、血漿或心、肝、脾、肺和腎的組織溶液中，按“2.1.3”項(xiàng)下方法處理，每個(gè)濃度 6 份樣品，分別在同一天內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)連續(xù)測(cè)定5次和連續(xù)測(cè)定 5 d，每天1次，計(jì)算日內(nèi)與日間精密度。

2.2 藥動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)

取SD大鼠，♂，30只，隨機(jī)分成空白組(6只)、OCMCS-USPIO-NPs組(12只)和dextran-SPIO-NPs組(12只)，2組給藥組內(nèi)部隨機(jī)平均分成：鹽水及Fe 5.87 mg·kg-1和13.27 mg·kg-1的2種納米粒，并于0，0.25，0.5，1，2，4，6，8，12，24 h后眼底靜脈叢采血0.5 mL，置于肝素鈉化的EP管中，5 000 r·min-1離心10 min，取0.2 mL上清液測(cè)定鐵含量。

2.3 組織分布考察

取SPF級(jí)SD大鼠100只，隨機(jī)分成空白對(duì)照組(4只)、dextran-SPIO-NPs組(高、低濃度組各24只)、OCMCS-USPIO-NPs組(高、低濃度組各24只)。禁食12 h后(自由飲水)，空白對(duì)照組尾靜脈一次給予1.2 mL生理鹽水，給藥組分別尾靜脈一次給予5.90 mg·kg-1或13.27 mg·kg-1的dextran-SPIO-NPs或OCMCS-USPIO-NPs，并于給藥后的2，4，6，8，10，12，14，16 h處死動(dòng)物(每個(gè)時(shí)間點(diǎn)3只)，取心、肝、脾、肺、腎并用生理鹽水洗凈殘血，濾紙吸干水分后準(zhǔn)確稱取50 mg各組織，測(cè)定各時(shí)間點(diǎn)的組織鐵含量。

普魯士藍(lán)染色評(píng)價(jià)組織分布情況：取空白組和16 h時(shí)高濃度兩給藥組大鼠的心、肝、脾、肺、腎，于10%福爾馬林溶液中固定24 h。取出固定后的標(biāo)本，修成4 mm3小塊，流水沖洗4 h，依次加入75%，80%，90%，95%的乙醇溶液各1 h，再用100%乙醇脫水3次，每次20 min；二甲苯透明2次，每次10 min；58 ℃石蠟浸泡1 h，62 ℃軟蠟浸透 30 min，硬蠟包埋后常溫保存。切片前30 min，蠟塊置于4 ℃預(yù)凍，載玻片采用多聚賴氨酸處理后37 ℃烘干，常規(guī)石蠟4 μm切片，組織切片常規(guī)脫蠟至水，2%亞鐵氰化鉀、2%鹽酸水溶液混合液(1∶1)染色5～30 min，蒸餾水充分水洗，0.5%伊紅水溶液復(fù)染30～60 s。經(jīng)各梯度乙醇脫水，二甲苯透明，樹膠封固。三價(jià)鐵呈藍(lán)色，其他組織淺紅色，光學(xué)顯微鏡觀察并拍照。

2.4 數(shù)據(jù)處理

血鐵濃度以各時(shí)間點(diǎn)血漿鐵濃度均值減去各時(shí)間點(diǎn)空白血漿鐵濃度的均值表示，繪制血藥濃度(C)-時(shí)間(t)曲線(±s )，將血藥濃度時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)DAS 2.1.1藥動(dòng)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件處理，并進(jìn)行方差分析，雙單側(cè)t檢驗(yàn)及(1-2α)%置信區(qū)間法評(píng)價(jià)OCMCSSPIO-NPs組與dextran-SPIO-NPs組的生物等效性，由于考察指標(biāo)數(shù)據(jù)有方差不齊的情況，故將AUC(0-∞)經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行方差分析，用雙單側(cè)t檢驗(yàn)進(jìn)行生物等效性判斷，MRT采用非參數(shù)法秩和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，P＜0.05為有顯著性差異。

3 結(jié)果

3.1 藥動(dòng)學(xué)考察

3.1.1 方法學(xué)考察結(jié)果 在0.1～5 μg·mL-1內(nèi)，在規(guī)定的測(cè)定條件下，鐵對(duì)照品酸處理溶液、含鐵對(duì)照品的血漿和各組織勻漿液中，鐵對(duì)照品酸處理液的原子吸收光度值與鐵濃度線性相關(guān)，其標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性范圍及相關(guān)系數(shù)見表1；高、中、低濃度鐵對(duì)照品溶液(3.2，1.4，0.1 μg·mL-1)在水溶液、血漿溶液及心、肝、脾、肺和腎等組織的日間、日內(nèi)精密度見表2，回收率測(cè)定結(jié)果見表3。由表2、表3可見日內(nèi)、日間精密度RSD均＜10%(n=5)，各濃度的回收率均在80%～120%，證實(shí)該測(cè)定方法是可靠的。

表1 含鐵標(biāo)準(zhǔn)品各組織樣品的標(biāo)準(zhǔn)曲線、濃度范圍和相關(guān)系數(shù)(n=6)Tab 1 Standard curves, linear ranges and correlation coefficient of iron standard in organ samples (n=6)

表2 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=5)Tab 2 Results of precision test (n=5)

?

表3 回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=6)Tab 3 Results of recovery tests(n=6)

?

3.1.2 藥動(dòng)學(xué)結(jié)果 2組大鼠分別尾靜脈給予高、低濃度的dextran-SPIO-NPs、OCMCS-USPIO-NPs，血藥濃度隨時(shí)間變化的情況見圖1。圖中血鐵濃度低于空白血漿鐵濃度的點(diǎn)均以血鐵濃度為0表示，虛線表示本底血漿的波動(dòng)，實(shí)線是給予高、低濃度的納米粒后，扣除本底鐵波動(dòng)得到的藥時(shí)曲線圖。經(jīng)DAS2.1.1軟件處理，分別求出統(tǒng)計(jì)矩參數(shù)，OCMCS-USPIO-NPs組與dextran-SPIO-NPs組做兩樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果見表4。

圖1 尾靜脈給予生理鹽水及高、低濃度的OCMCS -USPIO-NPs(A)、dextran-SPIO-NPs(B)后測(cè)得的大鼠血漿鐵濃度藥時(shí)曲線(n=6,x±s )Fig 1 Concentration-time curve of iron in rats plasma following high or low dose of OCMCS-USPIO-NPs(A), dextran-SPIONPs(B) or physiological saline injected through tail vein(n=6,x±s )

表4 尾靜脈分別給予高、低濃度的OCMCS-USPIO-NPs或dextran-SPIO-NPs后測(cè)得的大鼠血漿鐵濃度的主要藥動(dòng)學(xué)參數(shù)(n=6，±s )Tab 4 Main pharmacokinetic parameters of iron in rats’ plasma following high or low dose of OCMCS-USPIO-NPs or dextran-SPIO-NPs injected through tail vein(n=6,±s )

表4 尾靜脈分別給予高、低濃度的OCMCS-USPIO-NPs或dextran-SPIO-NPs后測(cè)得的大鼠血漿鐵濃度的主要藥動(dòng)學(xué)參數(shù)(n=6，±s )Tab 4 Main pharmacokinetic parameters of iron in rats’ plasma following high or low dose of OCMCS-USPIO-NPs or dextran-SPIO-NPs injected through tail vein(n=6,±s )

?

?

3.2 組織分布考察

dextran-SPIO-NPs組、OCMCS-USPIO-NPs組的組織分布圖見圖2。組織分布考察將0 h內(nèi)各大鼠組織內(nèi)鐵含量為基數(shù)，將(各個(gè)時(shí)間點(diǎn)鐵含量-0 h組織內(nèi)鐵含量)/0 h組織內(nèi)鐵含量，求得組織相對(duì)鐵含量，消除背景干擾，對(duì)組織情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中組織鐵中含量與組織本身鐵含量差低于1%記做1%，表示臟器內(nèi)沒有磁性納米粒滯留，給藥組與空白組鐵含量相近；數(shù)值＞1%時(shí)，納米粒在該臟器內(nèi)蓄積，＞100%時(shí)有大量蓄積。

圖2 尾靜脈給予不同劑量dextran-SPIO-NPs(A)和OCMCS-USPIO-NPs(B)后各時(shí)間點(diǎn)大鼠心、肝、脾、肺和腎內(nèi)的鐵含量(n=3,±s ) A-低濃度(5.90 mg·kg-1)；B-高濃度(13.27 mg·kg-1)Fig 2 Retention of iron in rats’hearts, livers, spleens lungs and kinneys versus time after one intravenous injection of different dosage of dextran-SPIO-NPs (A) or OCMCS-USPIO- NPs(n=3,±s ) A-low concentration(5.90 mg·kg-1); B-high (13.27 mg·kg-1) concentration

粒徑是決定USPIO-NPs體內(nèi)分布的重要因素，粒徑＜50 nm的OCMCS-USPIO-NPs理論上具有部分逃避肝、脾吞噬的特性，而粒徑＞100 nm的dextran-SPIO-NPs很可能被肝、脾吞噬。組織分布結(jié)果表明，2組主要分布于肝、脾部位。就dextran-SPIO-NPs組而言，低濃度組在2～8 h肝、脾吞噬了大量的納米粒(＞150%)，16 h肝臟內(nèi)仍有少量納米粒(約37%)，但脾臟鐵含量降至正常水平(約5%)；其高濃度組2～16 h肝、脾內(nèi)始終存在大量的納米粒(200%左右)。對(duì)于OCMCS-USPIO-NPs組，低濃度時(shí)肝、脾吞噬量分別在100%(2～8 h)和30%(2～4 h)左右，16 h鐵含量降至正常水平(1%左右)，其他臟器未見明顯的吞噬；高濃度時(shí)肝、脾對(duì)納米粒的吞噬量上升至110%～190%(2～16 h)和60%～120%(2～16 h)，心臟發(fā)現(xiàn)有少量吞噬(14%左右)，這可能是由于藥物主要集中于血液中，導(dǎo)致心臟內(nèi)殘留血液中鐵含量上升，其他臟器未見明顯的吞噬。

此外，可以從數(shù)據(jù)中分析出肝、脾累積吞噬量的變化規(guī)律：dextran-SPIO-NPs組肝臟累積吞噬量的均值隨劑量的倍增而成倍的增加，從501%上升至1 004%，而脾臟的累積吞噬量均值的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于劑量的倍增，從364%上升至1 013%，OCMCS-USPIO-NPs組遵從同樣的規(guī)律，肝臟的從276%上升至585%，脾臟的從56.1%上升至315.4%。這說明低濃度時(shí)納米粒大多是由肝臟吞噬的，并且高濃度下仍然未達(dá)到吞噬的飽和狀態(tài)，而脾臟在低濃度時(shí)僅僅吞噬少量的納米粒，卻在高濃度時(shí)被調(diào)動(dòng)起來，參與吞噬更多的納米粒，導(dǎo)致總吞噬量隨劑量的倍增更快的增加(dextran-SPIO-NPs組從865%上升至2018%；OCMCS-USPIO-NPs組從332%上升至900%)。

空白組大鼠和高濃度2組給藥組大鼠16 h的各組織普魯士藍(lán)染色切片圖見圖3?？瞻捉M(1～5組)大鼠心、肝、脾、肺和腎組織普魯士藍(lán)染色均為陰性；dextran-SPIO-NPs組(6～10組)，大鼠肝、脾組織可見大量的普魯士藍(lán)鐵染色，呈深藍(lán)色。而心、腎和肺組織普魯士藍(lán)染色呈陰性，可能是由于dextran-SPIO-NPs粒徑大，被血管網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的枯否細(xì)胞大量吞噬，導(dǎo)致在肝、脾等含枯否豐富的組織大量富集，使致其體內(nèi)半衰期短，表觀分布容積小；在OCMCS-SPIO-NPs組(11～15組)，心、肝、脾、肺和腎組織普魯士藍(lán)染色后，肝、脾存在少量藍(lán)色的普魯士藍(lán)鐵染色散點(diǎn)，其顏色較淺，呈淡藍(lán)色，說明有少量OCMCS-SPIONPs被含枯否細(xì)胞豐富的肝、脾攝取；大鼠肺切片普魯士藍(lán)染色后，只有極少量的普魯士藍(lán)染色的藍(lán)色散點(diǎn)，可能由于OCMCS- USPIO-NPs粒徑小，半衰期長(zhǎng)，分布廣。而dextran-SPIO-NPs由于粒徑較大，易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)攝取，在含枯否豐富的血管網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)如肝、脾等組織普魯士藍(lán)染色深于OCMCS-USPIO-NPs，其結(jié)果與原子分光光度法測(cè)定組織內(nèi)鐵含量測(cè)定結(jié)果一致也與我們前期體外抗吞噬細(xì)胞吞噬結(jié)果相一致[6]。

圖3 空白組、dextran-SPIO-NPs組、OCMCS-USPIO-NPs組和dextran-SP10-NPs組大鼠的心、肝、脾、肺和腎的普魯士藍(lán)染色圖(200×，標(biāo)尺為5 μm) 1～5-空白組的心、肝、脾、肺和腎；6～10-dextran-SPIO-NPs組的各臟器；11～15-OCMCS-USPIO-NPs組的各臟器Fig 3 Prussian blue staining of SD rats’ heart, liver, spleen, lung and kidney in control, dextran-SPIO-NPs, OCMCS-USPIO-NPs and dextran-SP10-NPs groups 1-5-heart, liver, spleen, lung and kidney of control group; 6-10-the same organs of dextran-SPIO-NPs group; 11-15-the same organs of OCMCSUSPIO-NPs group(200×, the scale bars are 5 μm)

4 討論

由圖1可知，基礎(chǔ)血漿鐵濃度(空白組血漿鐵濃度)隨時(shí)間變化而波動(dòng)，1 h時(shí)基礎(chǔ)鐵濃度出現(xiàn)釋放峰，之后緩慢下降，4 h以后在5 mg·L-1左右波動(dòng)，24 h時(shí)恢復(fù)初始水平。6只空白鼠基礎(chǔ)血漿鐵濃度各時(shí)間點(diǎn)間具有顯著性差異(P＜0.05)，說明空白基底隨時(shí)間變化存在波動(dòng)。動(dòng)物體內(nèi)本身含有鐵，自體對(duì)鐵的調(diào)節(jié)以及個(gè)體差異、飲水對(duì)鐵的補(bǔ)充都會(huì)影響藥動(dòng)學(xué)特征。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，大鼠基礎(chǔ)血漿濃度1 h有釋放峰，這可能是由于失血過多引起的體內(nèi)鐵調(diào)節(jié)：機(jī)體調(diào)動(dòng)了儲(chǔ)備的鐵，造成了暫時(shí)的鐵濃度激增。為了消除自體鐵濃度的波動(dòng)，測(cè)定血漿中鐵含量采用空白鼠(注射了生理鹽水的大鼠)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)鼠同步采血，用同一時(shí)間點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)鼠血鐵濃度減去空白鼠血鐵濃度的方法，將因本底波動(dòng)帶來的血漿鐵濃度波動(dòng)扣除。消除本底的干擾后，藥時(shí)曲線仍具有一定的趨勢(shì)，從圖1可以看出，低濃度組2種納米粒的藥時(shí)曲線變化與鐵本底的波動(dòng)接近，由藥動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：相對(duì)于dextran-SPIO-NPs (t1/2=2.2 h)，無論是高濃度還是低濃度組，OCMCSUSPIO-NPs表現(xiàn)出長(zhǎng)循環(huán)的特征，半衰期(t1/2)顯著延長(zhǎng)(P＜0.05)，藥時(shí)曲線下面積(AUC)顯著性增加(P＜0.05)，體內(nèi)滯留時(shí)間(MRT)顯著性延長(zhǎng)，這可能是dextran-SPIO-NPs粒徑＞100 nm，進(jìn)入體內(nèi)后迅速被肝、脾吞噬，體內(nèi)半衰期短和AUC小，而粒徑＜50 nm的OCMCS-USPIO- NPs部分逃避了肝、脾的吞噬，在血液中維持了較長(zhǎng)的時(shí)間和較高的濃度，因此半衰期延長(zhǎng)，肝、脾等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)普魯士藍(lán)顏色變淺，可通過被動(dòng)靶向機(jī)制，實(shí)現(xiàn)腫瘤淋巴造影，該結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道一致[3]。

REFERENCES

[1] GUPTA A K, GUPTA M. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications [J]. Biomaterials, 2005, 26(6): 3995-4021.

[2] SUN C, LEE J S H, ZHANG M Q. Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery [J]. Adv Drug Deliv Rev, 2008, 60(4): 1252-1265.

[3] CHATTERJEE J, HAIK Y, CHEN C J. Size dependent magnetic properties of iron oxide nanoparticles [J]. J Magn Magn Mater, 2003, 257(1): 113-118.

[4] COROT C, ROBERT P, IDEE J M, et al. Recent advances in iron oxide nanocrystal technology for medical imaging J]. Adv Drug Deliv Rev, 2006, 58(14): 1471-1504.

[5] MOGHIIMI S M, HUNTER A C, MURRAY J C. Longcirculating and target-specific nanoparticles: theory to practice [J]. Pharmacol Rev, 2001, 53(2): 283-318.

[6] PLASSAT V, MARTINA M.S, BARRATT G, et al. Sterically stabilized superparamagnetic liposomes for MR imaging and cancer therapy: Pharmacokinetics and biodistribution [J]. Int J Pharm, 2007, 344(1/2): 118-127.

[7] FAN C X, GAO W H, CHEN Z L, et al. The synthesis and characterization of O-carboxymethyl-chitosan ultra-small superparamagnetic iron oxide nanoparticles [J]. Chin J Mod Appl Pharm (中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)), 2010, 27(9): 825-831.

[8] LIU J Y, ZHANG Y, WANG K P. The relationship between the pharmacokinetic parameters and dose of Angelica sinensis polusaccharide-iron complex in rats [J]. Chin Hosp Pharm J(中國(guó)醫(yī)院藥學(xué)雜志), 2012, 303(3): 183-185.

Pharmacokinetics, Tissue Distribution of O-Carboxymethyl Chitosans Ultrasmall Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles in Rats

FAN Caixia1, CHEN Zhixi1, GAO Wenhui2, LAI Shuizhao1, ZHENG Jinkun1
(1.Affiliated Yuebei People’s Hospital, Shantou University, Medical College, Shaoguan 512026, China; 2.Affiliated Cancer Hospital of Guangzhou Medical College, Guangzhou 510005, China)

OBJECTIVE To study pharmacokinetics features and tissue distribution of OCMCS-USPIO-NPs in SD rats in vivo to provide evidence for their clinical use in future. METHODS SD rats were divided into three groups: blank group, OCMCMS-USPIO-NPs group and dextran-SPIO-NPs group, then iron content in plasma and different tissue including heart, liver, spleen, lung and kidney were determined by atomic absorption spectroscopy. The iron concentration-time in plasma and tissues was drawn. The plasma concentration-time data of iron were analyzed by DAS 2.1.1 statistical software and the main pharmacokinetics parameters was caculated. Statistics analysis combined with Prussian blue staining were used to demonstrate OCMCS-USPIO-NPs and dextran-SPIO-NPs tissue distribution difference in rats. RESULTS There was significant difference between OCMCS-USPIO-NPs group and dextran-SPIO-NPs group in the main pharmacokinetics parameters of iron, including AUC, MRT, t1/2, CL, V2(P＜0.05), the t1/2in OCMCS-USPIO-NPs group were longer than 7 h in high or low dose group. Compared with dextran-SPIO-NPs group, not only statistical analysis but also Prussian blue staining results indicated the iron content in liver, spleen and lung in OCMCS-USPIO-NPs group were significant lower than dextran-SPIO-NPs. CONCLUSION OCMCS-USPIO-NPs can escape the RES capture to gain longer-circulation time.

ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles; atomic absorption spectroscopy; pharmacokinetics; tissue distribution

R969.1

A

1007-7693(2013)10-1088-07

2012-12-14

廣東省自然科學(xué)基金博士啟動(dòng)項(xiàng)目(S2011040003279)；韶關(guān)市科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目[韶科(衛(wèi))2011-20]；韶關(guān)市衛(wèi)生局項(xiàng)目(Y11029)

范彩霞，女，博士，主管藥師 Tel: (0751)8101272 E-mail: mydream0509@qq.com