可注射光熱納米粒子水凝膠制備及在康復(fù)護(hù)理中的應(yīng)用研究

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(hù)理對(duì)凝膠光熱轉(zhuǎn)換效率、光熱穩(wěn)定性和細(xì)胞相容性等的要求，通過(guò)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(xì)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(shì)，且DG@Lips溶液濃度越高，相同激光照射時(shí)間下DG@Lips溶液的溫度越大。DG@Lips和DG@Lips-Gels在長(zhǎng)時(shí)間的激光照射作用下，細(xì)胞存活率會(huì)有所下降，且DG@Lips-Gels的細(xì)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(huì)隨著激光照射時(shí)間延長(zhǎng)，溫度逐漸升高，DG@Lips-Gels的溫度明顯高于DG@Lips。DG@Lips-Gels會(huì)相對(duì)DG@Lips更好的產(chǎn)生熱量并釋放藥物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)病例細(xì)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(hào)：TQ427.2+6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：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(dòng)脈發(fā)生粥樣硬化后引起的管腔狹窄或閉塞，進(jìn)而導(dǎo)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(huì)發(fā)展的嚴(yán)重疾病，且嚴(yán)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(duì)冠心病進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)和及時(shí)治療，尤其是在冠心病心衰護(hù)理過(guò)程中，要考慮常用水凝膠等藥物的光熱穩(wěn)定性、細(xì)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(shí)現(xiàn)對(duì)病例細(xì)胞的消殺。雖然目前已經(jīng)有用于冠心病心衰護(hù)理的水凝膠，但是在治療過(guò)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(wú)法及時(shí)清除等缺點(diǎn)，且還會(huì)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(guò)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(xì)胞相容性，以開(kāi)發(fā)出具有良好光熱轉(zhuǎn)換效率、光熱穩(wěn)定性和細(xì)胞相容性等的冠心病心衰護(hù)理用可注射水凝膠，滿足冠心病心衰護(hù)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(yàn)原料

試驗(yàn)材料：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.6%的二棕櫚酰磷脂酰膽堿（DPPC）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.4%的磷脂聚乙二醇馬來(lái)酰亞胺（DSPE-PEG-Mal）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.8%的吉西他濱（GEM）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.2%的聚DL-丙交酯-聚乙二醇-聚DL-丙交酯（PLEL）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.3%的共軛聚合物（DPP-BTz）、質(zhì)量分?jǐn)?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(hù)理需要制備了可注射水凝膠（Lip-Gel）。制備過(guò)程中首先用DPPC和 DSPE-PEG-Mal進(jìn)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(jìn)行混合形成DG@Lips-Gels水凝膠。

1.3 測(cè)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(jì)尺寸；采用MDL-MDL-SDH-635型激光器進(jìn)行激光照射；采用Lambda 650型紫外/可見(jiàn)光光譜儀進(jìn)行紅外光譜分析；采用SynergyHTX型多功能酶標(biāo)儀和2 040R型流式細(xì)胞儀進(jìn)行光熱性能和藥物釋放率測(cè)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(yīng)和GEM釋放反應(yīng)條件為1 064 nm、1 W/cm2的激光照射。

從圖1（a）可見(jiàn)，DG@Lips呈顆粒狀，尺寸主要集中在100 nm附近，最大尺寸不超過(guò)150 nm，尺寸分布較為均勻；從圖1（b）可見(jiàn)，在THF和H2O中的峰值波長(zhǎng)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(jìn)行激光照射，隨著激光照射時(shí)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(shì)，且DG@Lips溶液濃度越高，相同激光照射時(shí)間下DG@Lips溶液的溫度越大，此時(shí)有助于消除冠心病心衰的病例細(xì)胞[14]；從圖1（d）可見(jiàn)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，GEM釋放率呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，表明GEM會(huì)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(yīng)測(cè)試結(jié)果。

從圖2（a）可見(jiàn)，不同激光功率照射下，隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，DG@Lips溫度逐漸上升，且溫度范圍變大；從圖2（b）可見(jiàn)，在不同激光功率照射下，隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，DG@Lips溶液的溫度整體逐漸升高，且激光功率越大則相同時(shí)間下DG@Lips溶液的溫度越高；從圖2（c），在激光開(kāi)啟/關(guān)閉過(guò)程中，雖然溫度會(huì)呈現(xiàn)波浪形變化，但是激光開(kāi)啟后的溶液溫度并沒(méi)有差異，這也就說(shuō)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(dá)51.38%，具有良好的光熱轉(zhuǎn)化效率，有望在冠心病心衰護(hù)理中應(yīng)用。

圖3為DG@Lips-Gels的穿透深度測(cè)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(shí)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(shí)間的延長(zhǎng)，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(jiàn)，在照射5 min時(shí)，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(shì)，DG@Lips-Gels水凝膠也具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效果。

2.3 細(xì)胞相容性

圖4為DG@Lips和DG@Lips-Gels對(duì)細(xì)胞相容性的影響。

從圖4（a）可知，由于DG@Lips濃度不同，NIH-3T3細(xì)胞、Hela細(xì)胞和PANC-1細(xì)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(xì)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(duì)冠心病心衰中3種細(xì)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(shí)間下，空白和PLEL對(duì)細(xì)胞具有較好相容性，DG@Lips和DG@Lips-Gels在長(zhǎng)時(shí)間的激光照射作用下，細(xì)胞存活率會(huì)有所下降，且DG@Lips-Gels的細(xì)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(hù)理中的應(yīng)用

由于冠狀動(dòng)脈發(fā)生粥樣硬化后引起的管腔狹窄或閉塞，進(jìn)而導(dǎo)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(yán)重程度進(jìn)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(guò)程中，水凝膠會(huì)發(fā)揮重要的作用，因此對(duì)用于冠心病心衰護(hù)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(xì)胞相容性等[20]。從上述的試驗(yàn)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(shì)，且DG@Lips溶液濃度越高，相同激光照射時(shí)間下DG@Lips溶液的溫度越大，此時(shí)有助于消除冠心病心衰的病例細(xì)胞，且DG@Lips光熱轉(zhuǎn)化效率可達(dá)51.38%，具有良好的光熱轉(zhuǎn)化效率。在激光照射5min時(shí)，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(shì)，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(huì)相對(duì)DG@Lips更好的產(chǎn)生熱量并釋放藥物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)病例細(xì)胞的消殺。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）在不同濃度的DG@Lips下進(jìn)行激光照射，隨著激光照射時(shí)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(shì)，且DG@Lips溶液濃度越高，相同激光照射時(shí)間下DG@Lips溶液的溫度越大；

（2）隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，DG@Lips溶液的溫度整體逐漸升高，且激光功率越大則相同時(shí)間下DG@Lips溶液的溫度越高；DG@Lips光熱轉(zhuǎn)化效率可達(dá)51.38%，具有良好的光熱轉(zhuǎn)化效率。在相同的激光照射時(shí)間下，空白和PLEL對(duì)細(xì)胞具有較好相容性，DG@Lips和DG@Lips-Gels在長(zhǎng)時(shí)間的激光照射作用下，細(xì)胞存活率會(huì)有所下降，且DG@Lips-Gels的細(xì)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(huì)隨著激光照射時(shí)間延長(zhǎng)，溫度逐漸升高；在照射時(shí)間達(dá)到1min及以上時(shí)，DG@Lips-Gels的溫度明顯高于DG@Lips，且在到達(dá)峰值溫度后，DG@Lips和DG@Lips-Gels的溫度都會(huì)基本穩(wěn)定；DG@Lips-Gels會(huì)相對(duì)DG@Lips更好的產(chǎn)生熱量并釋放藥物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)病例細(xì)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(jiǎn)介：曾立葉（1982-），女，本科，主管護(hù)師，研究方向：康復(fù)與護(hù)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(fù)護(hù)理中的應(yīng)用研究[J].粘接，2023，50（6）：144-147.