氧化鐵納米粒子在細胞內的降解行為
專欄：學術前沿
發(fā)布日期：2017-04-05
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磁性納米粒子具有獨特的物理和化學性質，是新興納米醫(yī)學的研究前沿。在再生醫(yī)學領域中，磁性納米粒子已被廣泛用作細胞特異的MRI對比劑，以追蹤干細胞注射入體內的歸巢路徑。近年來，外磁場遠程操縱能使磁性標記的細胞保留在植入部位，并能在體外構建出有序的組織。磁性納米粒子在再生醫(yī)學和細胞治療中的大部分應用都要求靶細胞能內化它們。因為納米粒子的一些特性可能導致危險，所以必須考慮納米毒性。氧化鐵納米粒子在細胞中的長期命運的定量研究，是再生藥物應用的前提，但因缺乏合適的生物組織模型和分析模型而受阻。
來自法國巴黎第七大學的Wilhelm教授課題組提出了以干細胞球狀體作為組織模型，來追蹤磁性納米粒子在組織中的長期轉變。研究顯示，球狀磁性能作為降解過程的指紋圖譜，并且證明了納米粒子在組織中一個月就幾乎完全降解，這也被電子顯微鏡所驗證。
圖1：干細胞與磁性納米粒子共同培養(yǎng)不同天數的單球磁泳連續(xù)圖片（A）、磁化曲線（B）以及鐵含量（D）
同時也研究了相同量的磁性納米粒子在核內體中的降解，通過對單個核內體納米磁泳追蹤。有趣的是，納米粒子降解只影響了鐵平衡，只有編碼鐵蛋白輕鏈（鐵裝載）和鐵轉運蛋白（鐵輸出）的基因在降解過程中被兩倍正調節(jié)。
圖2：（A）磁性納米粒子在核內體中不同時間的磁泳；（B）不同pH下單個核內體中磁性鐵的質量；（C）磁性納米粒子在不同環(huán)境下的磁性鐵質量變化。
這些發(fā)現表明氧化鐵納米粒子在組織中會降解，僅編碼鐵蛋白輕鏈（鐵裝載）和鐵轉運蛋白（鐵輸出）的基因的表達。因此，磁性納米粒子的的醫(yī)學應用是安全的。
參考文獻：Mazuel, F., et al., Massive Intracellular Biodegradation of Iron Oxide Nanoparticles Evidenced Magnetically at Single-Endosome and Tissue Levels. ACS Nano, 2016.
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