肿瘤热疗用Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料的纳米毒理学研究与生物相容性评价

摘要

目的：①研究Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料制备及表征；②研究Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料的纳米毒理学与生物相容性评价；③初步研究Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料在兔体内的组织分布。
　　 方法：①采用化学共沉淀法制备Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料。用透射电镜(transmission electron microscope,TEM),扫描电镜(scanning electron microscope,SEM),X射线衍射分析(x-ray diffraction,XRD),能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS),振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer,VSM)对制备的磁性纳米材料进行分析表征,用热重分析仪检测磁性纳米材料的居里温度(Curie temperature,Tc),并在高频交变磁场(AMF)下检测Mn0.5Zn0.5Fe2O4的升温情况。②采用MTT实验、Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料对细胞脂质过氧化作用(SOD和MDA)来检测其细胞毒性、溶血实验、小鼠LD50、微核实验和比格犬肝脏穿刺Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料主要脏器的病理学改变及血常规、肝肾功能等方法评价Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料的纳米毒理学和生物相容性。⑨将Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料静脉注射到兔体内,用原子吸收光谱法测体内重要器官和组织内的分布,检测兔血常规、肝肾功指标及主要脏器的病理学改变。
　　 结果：①制备所得的Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料近似球形,大小较一致,直径约为40-50nm,有凼聚现象,磁响应性较好,能谱分析证实Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料只含有Mn、Zn、Fe、O四种元素且构成比与分子式近乎一致,约为1:1:4；VSM中磁滞回线双线合一,饱和磁化强度为15～17.5emu／g,说明Mn0.5Zn0.5Fe2O4纳米粒是超顺磁纳米材料；XRD显示制备的Mn0.5Zn0.5Fe2O4各衍射峰所对应的面间距(d值)与粉末衍射标准联合会(JCPDS)编制的代表物质为尖晶石型磁性锰锌铁氧体的PDF(PowderDiffraction File)卡片d值吻合一致,检索数据库证明为Mn0.5Zn0.5Fe2O4；热重分析仪检测居里温度(Tc)值为92.7℃；在交变磁场下,一定浓度的Mn0.5Zn0.5Fe2O4可升温至有效、安全的肿瘤热疗温度(42-44℃)并保持恒定。②MTT结果显示该材料对L-929细胞毒性为1级,细胞增值无明显影响；不同浓度Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料作用HSC细胞24 h,随着作用浓度的升高,SOD活性逐渐下降,MDA含量逐渐升高,可能诱导HSC细胞脂质过氧化。溶血实验中Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料溶血率为1.0429％,和血液直接接触无溶血作用；昆明小鼠腹腔注射材料混:悬液,其LD50为7.063g／kg,其95％的可信区间为5.902 g／kg～8.453 g／kg；微核实验结果表明该材料对小鼠骨髓微核形成率与阴性对照组相比无显著差异(p>0.05),而与阳性对照组CTX组相比有明显差异(p<0.05)；比格犬肝脏穿刺注射Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料后心、肝、脾、肺、肾组织形态和肝、肾等血生化指标均无明显改变；③静脉注射Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料在兔体主要分布在肝、脾等脏器,各组兔血常规、肝肾功无显著差异,各器官的组织均未见明显改变。
　　 结论：①应用化学共沉淀法成功制备了适合肿瘤热疗的Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料。②通过MTT实验、溶血实验、小鼠LD50、微核实验和比格犬肝脏穿刺实验证明Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料具有良好的生物相容性及安全性。但是,SOD和MDA研究发现,Mn0.5Zn0.5Fe2O4可能诱导HSC细胞脂质过氧化。⑨Mn0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米材料在体内的分布依次为:肝脏、脾脏、心脏、肾脏和肺脏。