切向流过滤在超顺磁氧化铁纳米粒包被中的应用

  • 来源:瑞普利金(上海)生物科技有限公司
  • 时间: 2015/11/13
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    超顺磁氧化铁纳米颗粒(SPION)常用于药物靶向、磁热疗及体内成像等生物医学应用,而对于这些应用,通常要求颗粒悬液具有较高的铁浓度、生物相容性、胶体稳定性以及相对较低的粘度。


    最近,有科研小组制备了可用于磁性药物靶向给药、以月桂酸/白蛋白混合包被的氧化铁纳米颗粒SEON。但制备液中的游离白蛋白必需去除,因其可结合药物,导致后者不能磁性吸附,进而引起副作用,且过量的白蛋白会增加粘度,影响颗粒吸附效率。此外,为提高磁疗效应,还需对制备液进行浓缩。

     


    铁磁流体的传统纯化及浓缩方法,如超滤离心法,通常会形成较高的剪切应激,导致疏液胶体聚集,且由于在较高的离心力作用下,氧化铁会侵入膜孔,导致即使选择了合适的膜MWCO,纯化的效率也比较低。相较而言,在切向流过滤中,样品在相对较低的压力条件下切向流流过过滤膜,从而可避免聚集及局部高浓度的形成。



    操作时,现在氩气环境中,以碱共沉淀法合成氧化铁纳米颗粒,月桂酸原位包被,8kD Spectra/Por透析膜管透析纯化后,以过量的牛血清白蛋白进行“二级”包被。游离的蛋白质用KrosFlo 研发用 IIi 切向流过滤系统超滤去除,系统配用100kD的中空纤维过滤组件。使用前,过滤器用超纯水润洗。过滤过程中,通过背压阀的调节,将跨膜压控制为0.5bar,恒定流速15mL/min。此外,使用同一系统,将纯化后的悬液浓缩4倍。




    使用干燥失重法检测发现,游离的蛋白质可在过滤过程中被快速去除,以2体积纯水漂洗后,基本达到稳定。而pH依赖性电泳迁移率和粒径检测对颗粒表面特性的检测显示,被漂洗掉的仅为过量的白蛋白,而吸附到颗粒表面的白蛋白与脂肪酸单层的反应较强烈,不会被去除。


    铁磁流体在全血中的胶体稳定性对其体内使用非常重要,而提高悬液的铁浓度有利于增强生物医学应用,这两者在纯化的SEON中,均有良好的结果。此外,磁性颗粒的吸附取决于悬液的饱和磁化率,后者的提高,可获得更好的颗粒富集,进而获得更好的药物局部富集,过滤后悬液的饱和磁化可从446.5A/m增加到1667.9A/m。


    此外,比吸收率(SAR)和可达到的最高温度决定了SPION在磁热疗中的应用,特别是温度的增加,可提高抗肿瘤药物的细胞毒性效能。浓缩过程不会影响SAR,而当颗粒浓缩至总铁浓度16.9mg/L时,磁热疗的最高温度Tmax从44.4℃增加到了64.9℃。



    综上所述,切向流过滤可高效去除铁磁流体悬液中的大分子,且只有游离的白蛋白去除,而表面特性或水力尺寸不受影响。此外,包被颗粒在生物相关介质中的胶体稳定性不变,而悬液的磁力特性整体增强,这使得在磁热疗法中,可使用相同体积的铁磁流体获得更高的温度。切向流过滤法可用于大分子包被的SPION的纯化及浓缩,以优化其在磁疗法中的应用。

     


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