更新时间：2025-03-05
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本研究作者开发了一种由生姜衍生脂质制成的纳米载体（GDNV），用于递送阿霉素（Dox）治疗结肠癌。作者研究发现，GDNV能被结肠癌细胞有效吸收，并在200μmol/l浓度下表现出优异的生物相容性，相比之下，阳离子脂质体会抑制细胞增殖并增加细胞凋亡。GDNV可高效负载Dox，且药物释放具有更好的pH依赖性。通过与靶向配体叶酸偶联，GDNV可将Dox精准递送至结肠26肿瘤，显著增强化疗效果。该研究展示了天然来源纳米颗粒作为治疗载体的潜力，有望减轻传统合成纳米颗粒的潜在问题。该研究最后被作者以题名为Edible Ginger-derived Nano-lipids Loaded with Doxorubicin as a Novel Drug-delivery Approach for Colon Cancer Therapy（IF=12.1 ，一区）发表在Molecular Therapy上，接下来小编带大家一起看看这篇文章的主要研究成果。
1.GDNVs的制备与表征
本研究作者从生姜提取物中分离出大量纳米颗粒，并利用透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）鉴定其为纳米颗粒。分析结果显示，生姜纳米颗粒富含磷脂酸（PA，占总脂质的47%）、二半乳糖二酰基甘油（15%）和单半乳糖二酰基甘油（27%）。这些脂质具有调控膜分裂、融合以及稳定脂质体的特性。通过脂质膜水化法，研究团队成功将生姜脂质重新组装为生姜衍生纳米载体（GDNVs），分散度低且尺寸分布均匀。实验发现，GDNVs的形成浓度为5μmol/l，且在256μmol/l的总脂质浓度下可获得更稳定的尺寸分布。GDNVs在4℃下储存25d后仍保持稳定，显示出良好的应用潜力。这些结果表明，生姜脂质可大规模生产为稳定的纳米载体，为天然来源纳米药物递送系统提供了新的可能性。
2. GDNVs在结肠癌治疗中的细胞摄取和生物安全性研究
本研究作者评估了生姜衍生纳米载体（GDNVs）作为结肠癌治疗载体的潜力。实验发现，GDNVs在与Colon-26和HT-29细胞共孵育4h后，被细胞高效摄取。其内化主要通过吞噬作用实现，被细胞松弛素D显著抑制。细胞毒性实验显示，GDNVs在高达200 μmol/l的浓度下对多种细胞的增殖和凋亡无显著影响，而阳离子脂质体在较低浓度下（>20 μmol/l）即诱导显著细胞毒性。此外，GDNVs在体内实验中表现出良好的生物安全性：静脉注射后未引起小鼠血清中促炎细胞因子水平的显著变化，组织学分析未发现器官损伤，且在血液中未观察到溶血现象。综上，GDNVs在体外和体内均表现出低毒性，且能被结肠癌细胞高效摄取，具有作为结肠癌治疗药物载体的应用前景。
3. GDNVs用于阿霉素递送：高效负载与pH依赖性释放
本研究作者评估了生姜衍生纳米载体（GDNVs）作为化疗药物阿霉素（Dox）递送系统的潜力。通过超声处理，GDNVs利用静电作用将Dox包裹在生姜脂质双层结构中，负载效率高达95.9%±0.26%（在生姜脂质浓度为100 μmol/l时）。透射电子显微镜（TEM）显示，Dox-GDNVs呈近乎球形，粒径约188 nm，zeta电位为-15.5 mV，与未负载药物的GDNVs相似，这些特性有助于延长血液循环时间和增加肿瘤积累概率。Dox-GDNVs在4℃下储存25d后仍保持稳定，且药物负载能力不受影响。
此外，作者研究发现Dox-GDNVs在酸性环境中能够快速释放药物，尤其在pH值为5.5时，释放速度显著加快。这种pH依赖性释放特性使其能够在肿瘤微环境中高效释放药物，减少药物在正常组织中的分布，从而降低化疗副作用，如白细胞减少、血小板减少和胃肠道毒性。综上得出，GDNVs能够高效负载Dox并实现pH依赖性释放，有望成为化疗药物递送的有效载体。
4. Dox-GDNVs的体外抗肿瘤活性：凋亡诱导与药物释放特性
本研究作者通过体外实验评估了游离阿霉素（Dox）和Dox-GDNVs（生姜衍生纳米载体负载的阿霉素）对Colon-26和HT-29结肠癌细胞的抗肿瘤活性，主要通过检测细胞凋亡来实现。实验中，细胞分别接受3.25、6.5和13 μmol/l的游离Dox和Dox-GDNVs处理8h，随后使用annexin V-FITC/PI试剂盒进行流式细胞术检测。结果显示，游离Dox和Dox-GDNVs均能以浓度依赖性方式降低细胞存活率，但游离Dox的细胞毒性更强，表明其通过被动扩散快速进入细胞核发挥抗肿瘤作用。而Dox-GDNVs表现出时间依赖性释放特性，延缓药物释放，产生持续细胞毒性作用。
进一步通过电细胞底物阻抗传感（ECIS）技术实时监测凋亡，发现Dox-GDNVs处理的Caco2-BBE细胞单层电阻呈浓度依赖性下降，而较低浓度的游离Dox即可显著降低电阻。此外，通过检测凋亡标志物裂解的半胱天冬酶-3/7，证实了Dox-GDNVs诱导的细胞凋亡。实验表明，Dox-GDNVs在体外具有良好的抗肿瘤活性，且通过纳米载体递送可实现药物的缓释和持续作用。
5. Dox-FA-GDNVs的体内肿瘤靶向与抗肿瘤效果研究
本研究通过非侵入性成像技术评估了阿霉素-叶酸修饰的生姜衍生纳米载体（Dox-FA-GDNVs）的体内肿瘤靶向能力和抗肿瘤效果。实验中，DiR标记的GDNVs和FA-GDNVs被静脉注射到小鼠体内，结果显示DiR荧光在多个器官中均有分布，其中肝脏荧光强度最高。FA-GDNVs在肿瘤中的荧光强度比普通GDNVs高约2.8倍，表明其具有主动靶向肿瘤的能力。此外，FA-GDNVs在小鼠体内循环48h后仍保持稳定，为药物在肿瘤部位的积累提供了更长时间窗口。
在抗肿瘤实验中，携带Colon-26肿瘤的小鼠被分为四组（生理盐水、游离阿霉素、FA-GDNVs和Dox-FA-GDNVs）进行治疗。结果显示，Dox-FA-GDNVs显著抑制了肿瘤生长，效果优于游离阿霉素。组织学分析也证实，Dox-FA-GDNVs处理的肿瘤切片中癌细胞数量显著减少。这些结果表明，叶酸修饰的GDNVs能够增强阿霉素的抗肿瘤效果，同时减少药物对正常组织的毒性。
6.Dox-FA-GDNVs的抗肿瘤效果：基于Ki67和TUNEL实验的体内评估
Dox-FA-GDNVs对植入的Colon-26细胞的抗肿瘤效果还通过免疫组化检测细胞增殖标志物Ki67和TUNEL实验进行了评估。结果显示，与接受游离阿霉素治疗的小鼠肿瘤相比，接受Dox-FA-GDNVs治疗的小鼠肿瘤中Ki67阳性细胞的比例显著降低。在游离阿霉素治疗的小鼠肿瘤中，Ki67阳性细胞的平均比例为64.67%，而接Dox-FA-GDNVs治疗的肿瘤中，相应比例仅为10%。
TUNEL实验表明，在接受生理盐水或FA-GDNVs治疗的小鼠肿瘤中，TUNEL阳性（绿色）凋亡细胞几乎无法检测到（分别为4.7%和3.3%）。而在接受游离阿霉素治疗的小鼠肿瘤中，凋亡细胞可以被检测到（占18%），并且在Dox-FA-GDNVs治疗的小鼠肿瘤中更为显著，凋亡细胞占所有癌细胞的43.3%。这些结果证实，Dox-FA-GDNVs比游离阿霉素具有更强的抗肿瘤效果。
7. 叶酸修饰GDNVs的体内安全性评价：H&E染色分析
作者通过H&E染色（苏木精-伊红染色）结果显示，与生理盐水处理的对照组相比，各治疗组（包括游离阿霉素和Dox-FA-GDNVs）在心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏中均未显示出明显的组织或细胞损伤迹象。具体而言，未观察到心肌纤维化、心组织空泡化、肝细胞水肿、脾脏粒细胞增多、肾脏肾小管空泡化和肾小管扩张伴出血区域，以及肺组织肺泡壁增厚和细胞浸润等病理变化。这些发现表明，叶酸修饰的GDNVs（FA-GDNVs）作为一种药物递送平台，具有减少游离药物毒性和不良反应的潜力。
文章小结
本研究作者开发了一种基于生姜衍生脂质的纳米载体（GDNVs），用于阿霉素（Dox）的递送以治疗结肠癌。研究发现，GDNVs能被结肠癌细胞高效摄取，且在200 μmol/l浓度下表现出优异的生物相容性，相比之下，阳离子脂质体会抑制细胞增殖并增加细胞凋亡。GDNVs可高效负载Dox，负载效率高达95.9%±0.26%，且药物释放具有pH依赖性，能在肿瘤微环境中快速释放药物，减少正常组织毒性。通过叶酸修饰（FA-GDNVs），Dox可精准递送至肿瘤部位，显著增强化疗效果。体内实验表明，FA-GDNVs在小鼠体内循环48d后仍保持稳定，且通过非侵入性成像技术证实其具有主动靶向肿瘤的能力。抗肿瘤实验中，Dox-FA-GDNVs显著抑制了Colon-26肿瘤生长，效果优于游离Dox。免疫组化和TUNEL实验进一步证实其抗肿瘤效果，而H&E染色分析显示，FA-GDNVs未引起明显组织或细胞损伤，具有良好的体内安全性。该研究展示了天然来源纳米颗粒作为药物递送载体的潜力，有望减轻传统合成纳米颗粒的潜在问题，并为结肠癌治疗提供新的策略。
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