葡聚糖磁性載體在大鼠腹部皮瓣中的靶向性研究

[摘要]目的:探索外磁場作用下葡聚糖和交聯(lián)葡聚糖磁性載體在大鼠腹部皮瓣的靶向性，為磁性藥物防治同種異體大鼠腹部皮瓣移植后免疫排斥作用做準備。方法:取雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠35只，體重250～350g，隨機分為以下7組:①交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5，此組為標準對照組);②葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);③交聯(lián)葡聚糖磁性載體全身輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);④交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，0GS磁場作用1h組(n=5);⑤交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，6000GS磁場作用1h組(n=5);⑥交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用3h組(n=5);⑦空白對照組(n=5)。取大鼠腹部皮瓣，用原子發(fā)射光譜法測定皮瓣內鐵元素濃度，間接反映磁性載體在組織中的分布。結果:⑴兩種磁性載體比較(第①組與第②組)，在大鼠腹部皮瓣內，交聯(lián)葡聚糖磁性載體組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于葡聚糖磁粒組168.8±8.70μg/g，P<0.05。⑵兩種輸注途徑比較(第①組與第③組)，在大鼠腹部皮瓣內，局部輸注組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于全身輸注組215.2±8.79μg/g，P<0.05。⑶不同外界磁場強度比較(第①組與第④、⑤組)，在大鼠腹部皮瓣內，6000GS組鐵元素濃度388.4±10.99μg/g高于2400GS組245.2±6.84μg/g，P<0.05，后者又高于0GS組127.8±5.54μg/g，P<0.05。⑷不同外界磁場作用時間比較(第①組與第⑥組)，在大鼠腹部皮瓣內，3h組鐵元素濃度414.4±13.07μg/g高于1h組245.2±6.84μg/g，P<0.05。結論:在外界磁場作用下，葡聚糖磁性載體可以在大鼠腹部皮瓣內靶向聚集，并且其濃度與磁性載體的性質和輸注方式有關，與外界磁場強度及其作用時間呈正相關。

[關鍵詞]磁性載體;腹部皮瓣;靶向

[中圖分類號]Q813.1[文獻標識碼]A[文章編號]1008-6455(2010)06-0859-03

Study on the targeting of dextran magnetic carriers in the rat abdominal skin flap

KANG Wen-bo1，LIU Bei1， XIA Wei1，GUO Shu-zhong1，PENG Ming-li2，LIU Yan-hong2，CHEN Chao2，CUI Ya-li2

(1.Department of Plastic Surgery，Xijing Hospital，F(xiàn)ourth Military Medical University，Xi’an 710032，Shaanxi，China;2.National Engineering Research Center For Miniaturized Detection System，Northwest University，Xi’an 710069，Shaanxi，China)

Abstract:ObjectiveTo find the exploration of dextran magnetic carriers in the rat abdominal skin flap in magnetic field， for the preparation and treatment of immune rejection with magnetic drugs after allogeneic transplantation of rat abdominal skin flap. MethodsTake 35 male Sprague-Dawley (SD) rats， weighting 250-350g， divided into the following seven groups: ①Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 2400GS， 1h group(n=5，this group as the standard control group); ②Dextran magnetic carrier， local infusion， 2400GS， 1h group(n=5); ③Crosslinking dextran magnetic carrier， body injection， 2400GS， 1h group (n=5); ④Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 0GS， 1h group (n=5); ⑤Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 6000GS， 1h group (n=5); ⑥Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 6000GS， 3h group (n=5); ⑦Blank group (n=5). Determinate of iron concentration within the skin flap using atomic absorption spectrometry to reflect the distribution of magnetic carrier in tissue. Results ⑴Comparison of two kinds of magnetic carrier(①②)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group \"crosslinking dextran magnetic carrier\" is more than group \"dextran magnetic carrier\". ⑵Comparison of two injection approaches(①③)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group \"local injection\" is more than group \"body injection\". ⑶Comparison of different strength of magnetic field(①④⑤)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group 6000GS is more than group 2400GS，and the latter group is more than group 0GS. ⑷Comparison of different duration of magnetic field(①⑥)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group 3h is more than group 1h. Conclusion In the magnetic field， the dextran magnetic carrier in the rat abdominal skin flap can be targetting gathered， and its concentration is related with the character of dextran magnetic carrier and injection method，correlated with the strength and duration of magnetic field.

Key words:magnetic carrier;abdominal skin flap;target

磁性靶向給藥系統(tǒng)(Magnetic target drug delivery system MTDD)首先由Widder 和 Senyei在20世紀70年代提出[1]，該系統(tǒng)是將藥物與超順磁性顆粒結合，形成穩(wěn)定的給藥載體，在足夠強的外磁場作用下，將載體定向于靶區(qū)，使其所含藥物定位釋放，集中在病變部位發(fā)揮作用，從而具有高效、速效和低毒的特點。目前MTDD的研究多集中在惡性腫瘤的靶向化療方面[2]，但將其用于防治同種異體復合組織移植后的免疫排斥作用方面的研究尚未見文獻報道，因此利用該磁性靶向給藥系統(tǒng)，將免疫抑制劑負載于磁性載體，制備磁性靶向免疫抑制劑，并將其用于防治同種異體復合組織移植后的免疫排斥作用則具有十分重要的科學意義和應用價值。本文主要報道磁性載體在大鼠下腹部皮瓣模型中磁靶向性的研究，初步探究了不同磁性載體、不同輸注方式、不同外界磁場強度以及不同外界磁場作用時間等因素對磁性載體在大鼠下腹部皮瓣分布的影響，優(yōu)化大鼠下腹部皮瓣模型下磁性載體在靶向部位的富集條件，為磁性靶向免疫抑制劑的研究提供工作基礎。本研究采用葡聚糖磁性復合顆粒和交聯(lián)葡聚糖磁性復合顆粒為磁性載體，動物模型為SD大鼠腹部皮瓣[3]，外磁場由釹鐵硼永磁鐵產生。

1材料和方法

1.1葡聚糖和交聯(lián)葡聚糖磁性載體:實驗中采用的葡聚糖磁性載體和交聯(lián)葡聚糖磁性載體由西北大學國家微檢測工程中心提供，葡聚糖磁性載體由葡聚糖和四氧化三鐵納米顆粒復合而成，為棕黑色磁性流體，在水中具有良好的分散性，平均水合半徑為130nm。交聯(lián)葡聚糖磁性載體由環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下交聯(lián)葡聚糖磁性載體得到，交聯(lián)后的平均水合半徑增加為1μm，具有良好的磁響應性。

1.2 動物模型:本研究采用大鼠下腹部皮瓣模型。具體過程為:腹腔注射1%戊巴比妥鈉4ml/kg進行動物麻醉，游離大鼠下腹部皮瓣，皮瓣血管蒂為腹壁淺動、靜脈。局部輸注:游離術側腹部皮瓣股動脈，上至腹壁淺動脈分支處以上1cm處、下至大鼠膝上0.5cm處，將此段股動脈的其它分支血管電凝或結扎，將臨床用5號靜脈留置針在膝上0.5cm處股動脈中臨時性逆行置管，令針頭尖端恰好位于腹壁淺動脈分支處，術中用血管夾在股動脈近心端臨時阻斷皮瓣血供，用微量注射泵恒速(15min)通過留置針向皮瓣中輸注磁性載體(20mg/kg);全身輸注:術側股靜脈順行置管，微量泵輸注磁性載體。

1.3 實驗分組:取雄性SD大鼠35只，體重250～350g，隨機分為以下7組:①交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5，此組為標準對照組);②葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);③交聯(lián)葡聚糖磁性載體全身輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);④交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，0GS磁場作用1h組(n=5);⑤交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，6000GS磁場作用1h組(n=5);⑥交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用3h組(n=5);⑦空白對照組(n=5)。

1.4 原子發(fā)射光譜法測定組織內鐵離子濃度:具體方法[4]，間接反應磁性載體組織分布。切取大鼠靶側腹部皮瓣，用潔凈小燒杯盛裝，三蒸水沖洗3次，將以上裝有皮瓣的燒杯放入60℃烘箱，放置24h充分烘干至恒重，之后向燒杯中加入混合強酸(濃硝酸與高氯酸以4:1比例混合)，放置48h，待樣品完全溶解后放在電熱板上于200℃下進行加熱，小火加熱消解至冒白煙，待溶液呈無色透明狀粘稠液體且近干時，用三蒸水轉移并定容到50ml容量瓶中，搖勻，待測。使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES，美國熱電公司)進行鐵離子濃度測定，單位μg/g，每標本重復3次。

1.5 統(tǒng)計學分析:在本研究中，對于每一個小組(如不同磁性載體之間等)的比較，均采用“完全隨機設計資料的方差分析”方法，小組內部實驗組間兩兩比較采用“LSD-t檢驗”。

2結果

2.1葡聚糖和交聯(lián)葡聚糖磁性載體比較(第①組與第②組)，在大鼠腹部皮瓣內，交聯(lián)葡聚糖磁性載體組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于葡聚糖磁性載體組168.8±8.70μg/g，P<0.05。如圖1。這一結果也可以被靶組織的病理切片所直觀地證明，如圖3、4，兩種葡聚糖磁性載體均分布于真皮下結締組織，無血管親嗜性，葡聚糖磁性載體散在分布，總量較少，交聯(lián)葡聚糖磁性載體成團分布，總量較多。

2.2兩種輸注途徑比較(第①組與第③組):在大鼠腹部皮瓣內，局部輸注組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于全身輸注組215.2±8.79μg/g，P<0.05。如圖2。

2.3不同外界磁場強度比較(第①組與第④、⑤組)，在大鼠腹部皮瓣內，6000GS組鐵元素濃度388.4±10.99μg/g高于2400GS組245.2±6.84μg/g，P<0.05，后者又高于0GS組127.8±5.54μg/g，P<0.05。如圖5。

2.4不同外界磁場作用時間比較(第①組與第⑥組)，在大鼠腹部皮瓣內，3h組鐵元素濃度414.4±13.07μg/g高于1h組245.2±6.84μg/g，P<0.05。如圖6。

3討論

3.1 兩種磁性載體比較，在其他條件相同的情況下，交聯(lián)葡聚糖磁性載體比未交聯(lián)者在大鼠靶區(qū)域(腹部皮瓣)分布的總量多，這可能是由前者的磁場相應性比后者好的原因造成的。交聯(lián)葡聚糖磁性載體是葡聚糖磁性載體由環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)而制備得到的，交聯(lián)后的載體顆粒的平均水合粒徑(1μm)較交聯(lián)前(130nm)明顯增大，磁響應性增加，在水中分散性相對降低。磁響應性的增加有利于提高磁性載體在磁場作用下靶向性，從而使其在靶向區(qū)域的含量增加，可以更好地在動物體內滯留，進而延長體內循環(huán)時間，更為長效地釋放藥物;然而由于粒徑的增大，其在水中特別是在生理鹽水中的分散穩(wěn)定性較低;載體粒徑的增加使得載體在皮瓣組織中以相對較大的顆粒存在，降低了其在組織中的分散性，也使其在體內聚集后更加容易阻塞微血管。因此在進一步的磁性靶向免疫抑制劑的研究中，應在保證磁性載體靶向性的基礎上，增加交聯(lián)葡聚糖磁性載體的免疫抑制劑的藥物負載量，從而可以在長期局部給藥的基礎上，降低大量載體聚集引起的微血管堵塞的可能性。

3.2 對于股動脈輸注(磁性載體直接進入皮瓣供養(yǎng)血管，視為局部輸注)和股靜脈輸注(磁性載體經下腔靜脈首先進入全身循環(huán)，視為全身輸注)這兩種輸注方式來說，前者的磁性載體在皮瓣中的滯留總量較后者增多，這是局部輸注的優(yōu)勢之一。除此之外，局部輸注還可以減少磁性載體直接進入全身微小血管的機會，因而降低了由于心肺微血管阻塞造成的實驗動物猝死風險。局部輸注的缺陷在于，皮瓣中短時間內不溶性物質大量積聚，容易導致組織中微循環(huán)阻塞，進而造成皮瓣的缺血壞死。至于不同外界磁場強度及其作用時間對實驗結果產生的影響，容易理解，不再贅述。

總之，本研究探索了不同實驗條件下，兩種磁性載體在大鼠腹部皮瓣中的分布情況，并初步揭示了其基本規(guī)律:在其他條件相同的情況下，交聯(lián)磁性載體比未交聯(lián)者有更好的磁場相應性;局部輸注時大鼠靶組織內的磁性載體濃度比全身輸注時更高;磁性載體在大鼠體內靶組織的濃度隨著體外磁場強度的增強及其作用時間的增加而增大。這就為進一步將磁性載體負載免疫抑制劑制成磁性藥物，以及最終應用其實現(xiàn)藥物靶向作用防治異體復合組織移植后排斥反應奠定了工作基礎?？紤]到在防治異體復合組織移植的研究領域，應用磁性藥物靶向給藥尚無報道[5]，因此這正是本研究的創(chuàng)新之處。

[參考文獻]

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[2]Mauro Ferrari. Cancer nanotechnology: opportunities and challenges[J].Nature，2005，5:161.

[3]潘華，郭樹忠，王璐，等.近交系大鼠腹部游離皮瓣移植模型的建立及意義[J].中國美容醫(yī)學，2007，16(12): 1672.

[4]黃建華，李超英，亓新華，等. 原子吸收光譜法測定實驗豚鼠心臟等組織中的金屬元素[J].光譜實驗室，2008，25(5):921.

[5]Conroy Sun， Jerry S.H. Lee， Miqin Zhang. Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery[J]. Advanced Drug Delivery Reviews，2008，60:1252.

[收稿日期]2010-03-23 [修回日期]2010-05-26

編輯/張惠娟