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        可注射光熱納米粒子水凝膠制備及在康復護理中的應用研究

        2023-07-12 14:39:30曾立葉鞏玉榮王志紅張亞麗王勝男
        粘接 2023年6期

        曾立葉 鞏玉榮 王志紅  張亞麗 王勝男

        摘 要:為了滿足冠心病心衰護理對凝膠光熱轉(zhuǎn)換效率、光熱穩(wěn)定性和細胞相容性等的要求,通過熱敏脂質(zhì)體制備了光熱納米粒子(DG@Lips)和DG@Lips-Gels水凝膠,研究了水凝膠的藥物釋放行為、光熱性能和細胞相容性。結(jié)果表明,不同濃度的DG@Lips溶液的溫度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,且DG@Lips溶液濃度越高,相同激光照射時間下DG@Lips溶液的溫度越大。DG@Lips和DG@Lips-Gels在長時間的激光照射作用下,細胞存活率會有所下降,且DG@Lips-Gels的細胞存活率最小,這表明相較DG@Lips,DG@Lips-Gels能更持久的發(fā)揮藥效,具有良好的緩釋特性。DG@Lips和DG@Lips-Gels都會隨著激光照射時間延長,溫度逐漸升高,DG@Lips-Gels的溫度明顯高于DG@Lips。DG@Lips-Gels會相對DG@Lips更好的產(chǎn)生熱量并釋放藥物,從而實現(xiàn)對病例細胞的消殺。

        關(guān)鍵詞:可注射水凝膠;光熱納米粒子;藥物釋放行為

        中圖分類號:TQ427.2+6文獻標志碼:A文章編號:1001-5922(2023)06-0144-04

        Preparation of injectable photothermal nanoparticle hydrogels and their application in rehabilitation care

        ZENG Liye1,GONG Yurong2,WANG Zhihong1,ZHANG Yali1,WANG Shengnan1

        (1.Hebei General Hospital Provincial for Veterans,Xingtai 054000,Hebei China;2.The Second Affiliated Hospital of Xingtai Medical College,Xingtai 054000,Hebei China)

        Abstract:In order to meet the requirements of nursing care for coronary heart disease and heart failure for gel photothermal conversion efficiency,photothermal stability and cytocompatibility,photothermal nanoparticles were prepared by thermosensitive lipid(DG@Lip) and DG@Lips-Gels.The drug release behavior,photothermal properties and biocompatibility of hydrogels were studied.The results showed that the temperature of the A solution gradually increased with increasing concentration,Moreover,higher concentrations of the A solution resulted in higher temperatures under the same laser irradiation time.Under long-term laser irradiation,DG@Lips and DG@Lips-Gels decreased cell viability,and DG@Lips-Gels exhibited the lowest cell viability,indicating that compared to DG@Lips ,DG@Lips-Gels could exert its efficacy more persistently and had good sustained-release properties.Both DG@Lips and DG@Lips-Gels showed an increase in temperature with prolonged laser irradiation time,but the temperature of DG@Lips-Gels was significantly higher than that of DG@Lips.DG@Lips-Gels exhibited better heat generation and drug release compared to DG@Lips,thereby achieving effective eradication of the targeted cells.

        Key words:injectable hydrogel;photothermal performance;drug release behavior

        冠心病作為一種冠狀動脈發(fā)生粥樣硬化后引起的管腔狹窄或閉塞,進而導致心肌缺血、缺氧或壞死,從而引起的心臟病[1],已成為危害人類健康及社會發(fā)展的嚴重疾病,且嚴重情況下還有可能造成心力衰竭危及生命安全。因此,需要對冠心病進行常規(guī)監(jiān)測和及時治療,尤其是在冠心病心衰護理過程中,要考慮常用水凝膠等藥物的光熱穩(wěn)定性、細胞相容性等[2-4],以便水凝膠可以持久的發(fā)揮藥效,且兼具光熱穩(wěn)定性而保障藥物能夠持續(xù)釋放[5],實現(xiàn)對病例細胞的消殺。雖然目前已經(jīng)有用于冠心病心衰護理的水凝膠,但是在治療過程中經(jīng)常出現(xiàn)水凝膠劑量不足、需要多次注射、體內(nèi)病毒無法及時清除等缺點,且還會由于溫度升高而造成水凝膠相變[6-7],這主要與水凝膠光熱轉(zhuǎn)換效率不高,藥物釋放不充分、不穩(wěn)定等有關(guān)[8-10]。在此基礎(chǔ)上,本文嘗試通過熱敏脂質(zhì)體制備光熱納米粒子(DG@Lips)和DG@Lips-Gels水凝膠,研究了水凝膠的藥物釋放行為、光熱性能和細胞相容性,以開發(fā)出具有良好光熱轉(zhuǎn)換效率、光熱穩(wěn)定性和細胞相容性等的冠心病心衰護理用可注射水凝膠,滿足冠心病心衰護理的使用需求并有助于提高治愈率。

        1 材料與方法

        1.1 試驗原料

        試驗材料:質(zhì)量分數(shù)為98.6%的二棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)、質(zhì)量分數(shù)為95.4%的磷脂聚乙二醇馬來酰亞胺(DSPE-PEG-Mal)、質(zhì)量分數(shù)為99.8%的吉西他濱(GEM)、質(zhì)量分數(shù)為98.2%的聚DL-丙交酯-聚乙二醇-聚DL-丙交酯(PLEL)、質(zhì)量分數(shù)為99.3%的共軛聚合物(DPP-BTz)、質(zhì)量分數(shù)為98.9%的四氫呋喃(THF)。

        1.2 水凝膠制備

        基于冠心病心衰護理需要制備了可注射水凝膠(Lip-Gel)。制備過程中首先用DPPC和 DSPE-PEG-Mal進行自組裝,之后將DPP-BTz和GEM混合制備光熱納米粒子(DG@Lips),然后與PLEL進行混合形成DG@Lips-Gels水凝膠。

        1.3 測試方法

        采用HT 7700型透射電子顯微鏡觀察顯微形貌并統(tǒng)計尺寸;采用MDL-MDL-SDH-635型激光器進行激光照射;采用Lambda 650型紫外/可見光光譜儀進行紅外光譜分析;采用SynergyHTX型多功能酶標儀和2 040R型流式細胞儀進行光熱性能和藥物釋放率測試[11-12]。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 藥物釋放行為

        圖1為DG@Lips的尺寸分布和藥物釋放特性;其中,光熱效應和GEM釋放反應條件為1 064 nm、1 W/cm2的激光照射。

        從圖1(a)可見,DG@Lips呈顆粒狀,尺寸主要集中在100 nm附近,最大尺寸不超過150 nm,尺寸分布較為均勻;從圖1(b)可見,在THF和H2O中的峰值波長較為接近,約為1 160 nm,顯示出較好的光吸收特性[13];從圖1(c)可知,在不同濃度的DG@Lips下進行激光照射,隨著激光照射時間從0增至5 min,不同濃度的DG@Lips溶液的溫度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,且DG@Lips溶液濃度越高,相同激光照射時間下DG@Lips溶液的溫度越大,此時有助于消除冠心病心衰的病例細胞[14];從圖1(d)可見,隨著反應時間的延長,GEM釋放率呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢,表明GEM會從DG@Lips中逐漸釋放[15]。

        2.2 光熱性能

        圖2為DG@Lips和DG@Lips-Gels的光熱效應測試結(jié)果。

        從圖2(a)可見,不同激光功率照射下,隨著照射時間的延長,DG@Lips溫度逐漸上升,且溫度范圍變大;從圖2(b)可見,在不同激光功率照射下,隨著照射時間的延長,DG@Lips溶液的溫度整體逐漸升高,且激光功率越大則相同時間下DG@Lips溶液的溫度越高;從圖2(c),在激光開啟/關(guān)閉過程中,雖然溫度會呈現(xiàn)波浪形變化,但是激光開啟后的溶液溫度并沒有差異,這也就說明DG@Lips溶液具有良好的光熱穩(wěn)定性[16-17];從圖2(d)可知,DG@Lips光熱轉(zhuǎn)化效率可達51.38%,具有良好的光熱轉(zhuǎn)化效率,有望在冠心病心衰護理中應用。

        圖3為DG@Lips-Gels的穿透深度測試結(jié)果,分別列出了不同厚度冠心病組織在激光照射下的溫度變化曲線,以及照射條件1 064 nm、1 W/cm2和照射5min時的溫度隨組織厚度的變化直方圖。

        從圖3(a)可知,隨著照射時間的延長,不同厚度的DG@Lips-Gels的溫度逐漸上升,但是不同厚度組織的溫度變化速率明顯不同,其中冠心病組織越厚則溫度升高越慢;從圖3(b)可見,在照射5 min時,DG@Lips-Gels水凝膠的溫度呈現(xiàn)隨組織厚度增加而減小的趨勢,DG@Lips-Gels水凝膠也具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效果。

        2.3 細胞相容性

        圖4為DG@Lips和DG@Lips-Gels對細胞相容性的影響。

        從圖4(a)可知,由于DG@Lips濃度不同,NIH-3T3細胞、Hela細胞和PANC-1細胞在不同濃度DG@Lips溶液中的存活率不同,且整體表現(xiàn)為DG@Lips濃度越高,細胞存活率越低,但是整體存活率都保持在80%以上,表明DG@Lips對冠心病心衰中3種細胞都具有較好相容性[18];從圖4(b)可知,在相同的激光照射時間下,空白和PLEL對細胞具有較好相容性,DG@Lips和DG@Lips-Gels在長時間的激光照射作用下,細胞存活率會有所下降,且DG@Lips-Gels的細胞存活率最小,這表明相較DG@Lips,DG@Lips-Gels能更持久的發(fā)揮藥效,具有良好的緩釋特性[19]。

        2.4 在冠心病心衰護理中的應用

        由于冠狀動脈發(fā)生粥樣硬化后引起的管腔狹窄或閉塞,進而導致心肌缺血、缺氧或壞死并引起冠心病的癥狀,一般需要根據(jù)冠心病的嚴重程度進行一般治療、藥物治療,以及手術(shù)治療。在采用藥物治療或者手術(shù)治療過程中,水凝膠會發(fā)揮重要的作用,因此對用于冠心病心衰護理的凝膠也提出了較高的要求,除了需要有一般治理效果外,還需要凝膠具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效率、光熱穩(wěn)定性和細胞相容性等[20]。從上述的試驗結(jié)果可知,不同濃度的DG@Lips溶液的溫度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,且DG@Lips溶液濃度越高,相同激光照射時間下DG@Lips溶液的溫度越大,此時有助于消除冠心病心衰的病例細胞,且DG@Lips光熱轉(zhuǎn)化效率可達51.38%,具有良好的光熱轉(zhuǎn)化效率。在激光照射5min時,DG@Lips-Gels水凝膠的溫度呈現(xiàn)隨組織厚度增加而減小的趨勢,DG@Lips-Gels水凝膠也具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效果。在相同的熱輸入作用下,DG@Lips-Gels會相對DG@Lips更好的產(chǎn)生熱量并釋放藥物,從而實現(xiàn)對病例細胞的消殺。

        3 結(jié)語

        (1)在不同濃度的DG@Lips下進行激光照射,隨著激光照射時間從0增至5min,不同濃度的DG@Lips溶液的溫度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,且DG@Lips溶液濃度越高,相同激光照射時間下DG@Lips溶液的溫度越大;

        (2)隨著照射時間的延長,DG@Lips溶液的溫度整體逐漸升高,且激光功率越大則相同時間下DG@Lips溶液的溫度越高;DG@Lips光熱轉(zhuǎn)化效率可達51.38%,具有良好的光熱轉(zhuǎn)化效率。在相同的激光照射時間下,空白和PLEL對細胞具有較好相容性,DG@Lips和DG@Lips-Gels在長時間的激光照射作用下,細胞存活率會有所下降,且DG@Lips-Gels的細胞存活率最小,這表明相較DG@Lips,DG@Lips-Gels能更持久的發(fā)揮藥效,具有良好的緩釋特性;

        (3)DG@Lips和DG@Lips-Gels都會隨著激光照射時間延長,溫度逐漸升高;在照射時間達到1min及以上時,DG@Lips-Gels的溫度明顯高于DG@Lips,且在到達峰值溫度后,DG@Lips和DG@Lips-Gels的溫度都會基本穩(wěn)定;DG@Lips-Gels會相對DG@Lips更好的產(chǎn)生熱量并釋放藥物,從而實現(xiàn)對病例細胞的消殺。

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        收稿日期:2022-07-15;修回日期:2023-04-29

        作者簡介:曾立葉(1982-),女,本科,主管護師,研究方向:康復與護理;E-mil::804078780@qq .com。

        引文格式:曾立葉? ,鞏玉榮,王志紅,等.可注射光熱納米粒子水凝膠制備及在康復護理中的應用研究[J].粘接,2023,50(6):144-147.

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