本研究利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性，以具有還原性的人血清白蛋白為模板進(jìn)行原位生物礦化得到二氧化錳白蛋白納米粒，利用白蛋白展開與再折疊的自組裝方式形成的納米乳劑將極度疏水的氟碳化合物包載在白蛋白疏水空腔內(nèi)得到最終具有供氧功能的過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒復(fù)合體。本文主要就過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的微射流高壓均質(zhì)制備工藝流程及其基本理化性質(zhì)（包括粒徑大小、化學(xué)組成）進(jìn)行闡述及表征

 

實驗設(shè)備

 

粒度分析及電位儀美國Brookhaven

紫外分光光度計日本島津UV-2450

透射電子顯微鏡日本電子株式會社（JEOL）

超聲細(xì)胞破碎儀南京先歐有限公司

微射流高壓均質(zhì)機(jī)美國Genizer

恒溫水浴攪拌器IKA

分析天平日本島津制作所

超濾杯德國Millipore8400

離心機(jī)德國Eppendorf

氣相色譜儀日本島津GC-2014C

 

實驗方法

過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的制備工藝：

稱取126.4mgKMnO4粉末溶解于12mL去離子水中，超聲充分溶解。取5mL200mg/mL人血清白蛋白，加入去離子水稀釋到28mL（使終濃度35.7mg/mL），放入37℃恒溫水浴并攪拌情況下，將KMnO4溶液在5分鐘之內(nèi)逐滴加入到白蛋白溶液中，溶液顏色逐漸變?yōu)樽睾谏�，繼續(xù)水浴磁力攪拌反應(yīng)兩小時。加入去離子水稀釋制備的二氧化錳白蛋白納米粒至100mL，超濾除去游離的KMnO4，反復(fù)超濾兩次，直至流出液為無色透明，最終得到40mL二氧化錳白蛋白納米粒體系。取7.22mLFDC與3.14mLFMCP，混勻后加入到稀釋好的二氧化錳白蛋白溶液中，使用移液槍反復(fù)吹打多次使全氟化合物在體系中分散均勻，方便超聲乳化。

將上述混合溶液置于冰浴，用超聲細(xì)胞破碎儀以35%的功率超聲4個循環(huán)（每個循環(huán)超聲2分鐘）共8分鐘，得到過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒初乳。將初乳使用微射流高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)（以下百分?jǐn)?shù)均為均質(zhì)機(jī)總功率百分?jǐn)?shù)），10%，1min；30%，1min；50%，1min；65%，1min；10%，1min；65%，1min；10%，1min；65%，1min；10%，1min；65%，1min；10%，放出；20ml體系，均質(zhì)一個循環(huán)用時20s左右，65%壓力下共微射流均質(zhì)4min，即12個循環(huán)。

設(shè)置不含二氧化錳的對照組納米粒PHNs，制備流程如下：取5mL200mg/mL人血清白蛋白，加入去離子水稀釋到40mL（使白蛋白終濃度為25mg/mL）。加入7.22mLFDC和3.14mLFMCP，反復(fù)吹打混勻后使用超聲細(xì)胞破碎儀超聲乳化，進(jìn)而使用微射流均質(zhì)機(jī)均質(zhì)得到最終制劑PHNs。超聲方法及微射流均質(zhì)方法同上述制備過程。

 

結(jié)果

過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的制備工藝

在這里，我們使用了一種簡單的一步原位生物礦化方法制備得到了二氧化錳白蛋白納米粒，同時使用超聲乳化方法將全氟化碳FDC和FMCP包裹在白蛋白疏水核心，得到具有供氧能力的過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒。如圖1所示，過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒溶液在自然光線下看呈透亮的棕黑色，溶液體系澄清透亮，迎著光線看可見微微乳光

圖1.過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的照片

過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的粒徑分布及電位

經(jīng)Brookhaven電位與粒度儀測定，PHNs與M-PHNs的粒徑大小和分布情況如圖2所示，電位大小如圖3所示�？梢钥闯�，PHNs的平均水合粒徑為148nm，表面電位為-24.7mV，相比較之下，修飾了二氧化錳的M-PHNs其粒徑略微增大至157nm，表面電位下降至-30.7mV。同時，兩種納米粒的粒徑多分散系數(shù)（PDI）均小于0.15，證明本研究中所用的納米藥物粒徑分布較為均勻。實驗結(jié)果表明我們所制備的M-PHNs納米氧氣發(fā)生器具有合適的粒徑大小，適用于后續(xù)體內(nèi)外實驗。表面電位的負(fù)電性增大也能夠證明二氧化錳的成功修飾，并且電位偏負(fù)電性的納米粒由于在生物體中對細(xì)胞的非特異性吸附小使得這類納米粒子具有優(yōu)異的血液相容性，這些獨特的理化性質(zhì)為接下來細(xì)胞及動物模型中的探索奠定了基礎(chǔ)

 

圖2.過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的粒徑分布情況

 

圖3.過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的電位大小

 

過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的紫外吸收光譜

為了進(jìn)一步驗證M-PHNs中二氧化錳的存在，對M-PHNs及PHNs納米粒進(jìn)行200-900nm的全波長紫外-可見光掃描（圖4），從圖中可以看出，相比于沒有二氧化錳的PHNs納米粒而言，過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒在380nm左右有一個明顯的吸收峰，與文獻(xiàn)調(diào)研的二氧化錳的376nm的特征紫外吸收峰重合，而PHNs納米粒在此位置并無明顯吸收峰，從而驗證了過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒中二氧化錳的存在。而200-300nm的高紫外吸收是由于納米粒中的白蛋白引起的，這一位置的吸收曲線在M-PHNs以及PHNs的吸收圖譜中高度重合

圖4.過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的特征紫外吸收光譜

 

過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的氣相色譜圖

過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒中具有攜氧釋氧功能的核心是FDC和FMCP兩種全氟化合物。由于全氟化合物是一種化學(xué)惰性物質(zhì)，其疏水疏油的性質(zhì)給全氟化合物的檢測帶來了巨大的困難。因此在本研究中，我們利用兩種全氟化合物之間沸點的差異使用氣相色譜檢測的方法驗證M-PHNs中FDC和FMCP的存在。其中，商品化的FDC是由順式和反式兩種同分異構(gòu)體組成的混合物，因此，在氣相色譜圖中，F(xiàn)DC在保留時間7.5分鐘左右有兩個峰形相似的特征峰，代表FDC的兩種同分異構(gòu)體（圖5b）。同樣地，商品化的FMCP由于純度為96%，因此在氣相色譜圖中有四個特征峰，保留時間分別為10.31分鐘、10.44分鐘、11.23分鐘和11.39分鐘（圖5c）。對于待測樣品過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒，從結(jié)果上可以看到樣品的氣相色譜圖中同時具備FDC以及FMCP的特征峰，分別在保留時間7.29分鐘、7.66分鐘（FDC）以及10.28分鐘、10.45分鐘、11.11分鐘、11.27分鐘（FMCP），充分說明過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒樣品中含有FDC以及FMCP 圖5

圖5.過氧化氫響應(yīng)性白蛋白納米粒的氣相色譜圖