CN111035769A - 超顺磁纳米铁修饰的外泌体载药纳米系统及其制备和血糖响应方法 - Google Patents

超顺磁纳米铁修饰的外泌体载药纳米系统及其制备和血糖响应方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统，包括用于负载胰岛素促分泌药物的外泌体和超顺磁纳米铁，所述超顺磁纳米铁分布在外泌体表面，通过转铁蛋白与外泌体表明的转铁蛋白受体结合而连接到外泌体上，超顺磁纳米铁在外部磁场作用使外泌体载体具有靶向能力和血糖响应性。本发明采用外泌体负载糖尿病药物，制备出一种外泌体纳米载体，并采用超顺磁纳米铁SPION作为外泌体靶头，实现靶向递送，通过外加磁场靶向胰腺组织、赋予药物载体血糖响应性，获得一种能够有效糖尿病药物体内半衰期，同时具有血糖响应的纳米载药系统。

Description

超顺磁纳米铁修饰的外泌体载药纳米系统及其制备和血糖响 应方法
技术领域
本发明属于纳米载药系统领域，特别涉及一种进行糖尿病粗分泌药物载药的靶向外泌体的构建方法及应用。
背景技术
糖尿病是最常见的慢性疾病之一。二型糖尿病中β细胞功能的下降和慢性胰岛素抵抗伴随高血糖高血脂症，继而可能导致许多并发症，例如酮症酸中毒，高血压，动脉粥样硬化，眼部疾病和糖尿病性肾病。为了预防和治疗高血糖症，胰岛β细胞必须感应并适当应对餐后血液中葡萄糖的增加，因此，响应高血糖触发β细胞胰岛素产生的疗法是二型糖尿病治疗中最重要的策略之一。格列奈类，磺脲类常用于治疗二型糖尿病，但血糖响应性(伴随血糖升高而促进胰岛素分泌)差，并具有明显的基于机制的副作用。
目前，多肽类糖尿病药物中具有促胰岛素分泌活性的多肽，主要是胰高血糖素样多肽-1类似物，能改善葡萄糖刺激后胰岛β细胞分泌胰岛素的能力，抑制胰岛α细胞分泌胰高血糖素。但此类药物半衰期短，注射即伴随浓度的不断降低。虽然靶向给药可以显著改善药物分布，减少药物剂量以及其对身体的不利影响，但由于糖尿病药物的目标组织胰腺缺乏有效配体，难以通过连接普通靶头靶向胰腺，因而不能将药物靶向富集于胰腺组织。目前在糖尿病药物领域还没有靶向药物载体，靶向药物载体多应用于癌症治疗领域。因此现有多肽类糖尿病药物存在半衰期短，不能靶向胰腺的问题。而就算可以延长多肽药物半衰期，但难以有效响应血糖变化。
比如，VPAC2选择性激动剂是一种治疗二型糖尿病的潜在药物，可以增强血糖依赖的胰岛素分泌。BAY55-9837(以垂体腺苷酸环化酶激活肽序列为基础，突变得到的多肽，以下简称BAY)是一种有效且高度选择性的VPAC2激动剂，是通过对垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)和血管活性肠肽(VIP)进行定点突变而获得。然而BAY的治疗效果因其在体内半衰期短而在临床上的应用受到限制。
因此，构建一种能够有效延糖尿病多肽药物半衰期，同时又具有靶向作用，且能有效响应血糖变化的载药系统对于提高糖尿病治疗效果具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统，同时提供其制备和血糖响应方法，以提高糖尿病促分泌药物体的半衰期，同时实现通过外加磁场将促分泌药物靶向胰腺组织，并赋予药物系统血糖响应性。
本发明采用外泌体负载糖尿病药物，制备出一种外泌体纳米载体，并采用超顺磁纳米铁SPION作为外泌体靶头，实现靶向递送，通过外加磁场靶向胰腺组织、赋予药物载体血糖响应性，获得一种能够有效延长多肽类蛋白抗糖尿病药物体内半衰期，同时具有血糖响应的纳米载药系统。其中，超顺磁纳米铁具有良好靶向能力，生物相容性，生物降解性和低毒性，是一种重要的磁性纳米药物靶向载体。超顺磁性是超顺磁纳米铁的关键特性，在外部磁力的作用下，超顺磁铁被磁化至其饱和磁化强度；而去除外部磁场后，超顺磁纳米铁不再表现出任何残留的磁相互作用，从而表现出出色的分散性和靶向能力。外泌体是一种细胞分泌的囊泡结构，在体内可完成信息分子传递，稳定小分子等多种生物功能。与人工脂质体相比，由于含有多种天然蛋白、识别信号配体等，具有低免疫原性，生物相容性好，多肽药物载药量高等优势。
本发明提供的超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统，包括用于负载胰岛素促分泌药物的外泌体和超顺磁纳米铁，所述超顺磁纳米铁分布在外泌体表面，通过转铁蛋白与外泌体表明的转铁蛋白受体结合而连接到外泌体上，超顺磁纳米铁在外部磁场作用使外泌体载体具有靶向能力和血糖响应性。
所述超顺磁纳米铁平均粒径在10nm以下，载药系统平均粒径在100nm左右。
本发明提供的超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系的制备方法，包括以下步骤：
(1)羧基化壳聚糖修饰的超顺磁纳米铁的制备
将FeCl3溶液和FeCl2溶液按照Fe3+和Fe2+的摩尔比为1:(1.7～1.8)混合，然后加入羧基化壳聚糖搅拌均匀，羧基化壳聚糖的加入量使其在体系中的终浓度为0～1mg/mL，用氨水调节pH值9～10，置于70～90℃的水浴中0.5～8h，然后蒸馏水透析48小时以上进行脱盐，获得壳聚糖稳定的超顺磁纳米铁(CS-SPION)；
(2)转铁蛋白修饰的超顺磁纳米铁制备
将CS-SPION、碳二亚胺(EDC)、N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐(NHS)按照摩尔比1:2:3混合均匀，其中，CS-SPION的摩尔量以超顺磁纳米铁(SPION)的摩尔计，在室温下孵化1～1.5h，然后加入2-巯基乙醇终止反应，经磁分离后用PBS缓冲液重悬；然后添加CS-SPION质量的5％～10％的转铁蛋白(Tf)混合均匀，在3～5℃下孵育12～20h，经磁分离纯化，PBS缓冲液洗涤三次，得到转铁蛋白修饰的超顺磁纳米铁(Tf-SPION)，于2～5℃储存；
(3)将超顺磁纳米铁作为靶头与外泌体结合
将外泌体在PBS缓冲液中透析12h以上，然后按照外泌体：转铁蛋白修饰的超顺磁纳米铁的质量比为10:1的将二者混合，在3～5℃孵育6h以上，经磁分离去除上清液，用PBS缓冲液洗涤，得到超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统。
进一步地，所述的载体为血清外泌体。优选地，所述血清外泌体通过超速离心方法制备。
更优选的，外泌体获取方法如下：将采集的血清在2～6℃下离心25～35min，取上清液在2～6℃下离心1～3h以上，收集沉淀，用PBS缓冲液重悬(将沉淀与PBS缓冲液混匀，使沉淀均匀分散悬浮在PBS缓冲液中)即得。
进一步地，步骤(2)所述磁分离方法是：将磁铁置于容器底部吸，通过磁铁与待分离体系中的纳米铁的相互吸引，将体系分为下层沉淀和上层清液体，然后去掉上清液实现分离纯化。
本发明制备的载药系统，可用作胰岛素促分泌药物的载体，进行载药时，可先用外泌体负载促分泌药物后再进行与靶头超顺磁纳米铁的结合，也可以在载药系统制备完成后再进行负载促分泌药物。
进一步地，所述胰岛素促分泌药物为具有促分泌活性的糖尿病药物，比如BAY55-9837(以下简称BAY)、VIP(血管活性肠肽)衍生物、磺脲类、格列奈类中的一种。
比如，采用外泌体负载多肽药物，可采用电穿孔法完成外泌体对多肽药物的包载，得到负载多肽外泌体。
优选地，所述采用电穿孔法完成血清外泌体对多肽药物的包载方法为：将多肽药物溶液与外泌体溶液按多肽药物与外泌体的质量比1:3混合搅拌，在电压300～400V，脉冲宽度100～200ms条件下一次脉冲完成电穿孔载药，然后在35～37℃下孵育30～35min，确保外泌体的质膜完全恢复，得到负载多肽药物外泌体。
本发明提供的超顺磁纳米铁修饰的外泌体载药系统的血糖响应方法，在目标组织施加外部磁场，通过磁场与载药系统中的纳米铁的相互吸引使用促分泌药物富集在目标组织，通过对外部磁场的作用时间的控制，实现血糖响应。
比如，在血糖升高时，通过外部磁场使负载了促分泌药物BAY的超顺磁纳米铁修饰的外泌体载药系统(BAY-exosome-SPION)富集在胰腺组织，促进胰岛素分泌，促进血糖下降；血糖下降以后，去除外部磁场；血糖再次升高时刻，再次通过外部磁场使BAY-exosome-SPION富集在胰腺组织，促进胰岛素分泌，促进血糖下降。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用超顺磁纳米铁作为外泌体靶头，实现药物的靶向递送，通过外加磁场靶向胰腺组织，并可通过控制外部磁场的作用时间赋予载体血糖响应性，实现多次目标组织富集，从而实现血糖响应提高糖尿病的治疗效果。
2.本发明所述方法采用外泌体为载体，提高促分泌药物在血液循环系统中的稳定性，进而提高药物半衰期，从而改善糖尿病治疗效果。
3.本发明所述方法采用羧基化壳聚糖修饰超顺磁纳米铁，带有大量电荷壳聚糖分布在纳米铁表面，进而起到稳定作用，使纳米铁稳定均匀分散到溶液中，利于更好地与外泌体结合。同时，通过对合成条件的优化，调整超顺磁纳米铁的粒径和超顺磁性，合成粒径在10nm左右的纳米铁，其具有超顺磁性，且相对更大粒径分布更均匀。
附图说明
图1为本发明所述超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统制备示意图。
图2为实施例1制备的超顺磁纳米铁粒径分布。
图3为实施例1制备的超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统外泌体标志蛋白检测结果对照图。
图4为实施例1制备的超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统的透射电镜图片。
图5为多肽药物BAY、外泌体exosome、BAY-exosome-SPION、BAY-exosome-SPION/MF(BAY-exosome-SPION在外部控制磁场条件下)的促胰岛素分泌活性以及对血糖的影响对比图。
图6为对照组、模型组、BAY组、BAY-exosome-SPION组、BAY-exosome-SPION/MF组的葡萄糖耐受性和胰岛素分泌的影响对比图。
图7为对照组、模型组、BAY组、BAY-exosome-SPION组、BAY-exosome-SPION/MF组，对小鼠糖基化血红蛋白含量的影响。
图8为BAY、BAY-exosome和BAY-exosome-SPION的药代动力学曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明所述超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统及其制备和血糖响应效果做进一步说明。以下实施案例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于发明保护的范围。
实施例1超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统
(1)载体的制备和载药
采用外泌体负载多肽药物，采用电穿孔法完成外泌体对多肽药物的包载，得到负载多肽外泌体；具体方法如下：
a)采集血清以20000g离心力，在低温4℃条件下离心30min，取上清继续以110000g离心力，在6℃条件下离心1h以上，收集沉淀，用PBS缓冲液重悬(将沉淀和PBS缓冲液混匀，让沉淀分散并悬浮在PBS缓冲液里)，既得血清外泌体。
b)将50μL 1mg/mL的多肽药物BAY溶液与浓度为1mg/mL外泌体悬液，按体积比1:3混合搅拌，在电压350V，脉冲宽度150ms条件下一次脉冲完成电穿孔载药，然后在37℃孵育30min，以确保外泌体的质膜完全恢复，生成负载多肽药物外泌体。
(2)将超顺磁纳米铁作为靶头与负载多肽外泌体结合
a)制备CS-SPION：将10mL Fe3+浓度为2.5mol/L的FeCl3·6H2O溶液与17.5Fe2+浓度为2.5mol/L的FeCl2·4H2O溶液混合，调节pH为5.5，加入羧基化壳聚糖CS，搅拌均匀，用氨水调节pH值9～10。然后将混合物置于75℃的水浴中1.5h，随后透析48小时以上，用蒸馏水进行脱盐，以获得直径10nm以下壳聚糖稳定的纳米铁CS-SPION。
b)制备Tf-SPION：将200μL浓度1mg/mL的CS-SPION溶液，与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、NHS按照CS-SPION：EDC：NHS的摩尔比1:2:3混合均匀后再室温下孵化1h，然后加入5μL 2-巯基乙醇终止反应，磁分离并重悬在200μL PBS缓冲液中。然后添加10μg转铁蛋白(Tf)混合，在4℃的环境下孵育12小时以上，最后采用磁分离纯化，即将磁铁放在瓶底，Tf-SPION被吸引到底部后，去掉上清，再用PBS洗涤三次，得到Tf-SPION，4℃储存。
c)负载多肽外泌体与Tf-SPION的结合：将2mL步骤(1)制备的负载多肽外泌体在PBS缓冲液中透析12h，然后与200μL浓度为0.5mg/mL的Tf-SPION溶液在4℃孵育8h。经磁分离得到负载多肽并与纳米铁偶联的复合物，PBS溶液洗涤三次，得到超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统BAY-exosome-SPION，4℃保存备用。
实验1BAY-exosome-SPION的表征
1.超顺磁纳米铁粒径检测
采用纳米粒度分析仪对实施例1制备的超顺磁纳米铁进行粒径检测。本发明通过对稳定纳米铁的稳定剂浓度的筛选，以及纳米铁的制备时间，流程的优化，制备出粒径在10nm以下的超顺磁纳米铁，粒径分布如图2所示。
2.采用蛋白质印迹法验证负载多肽外泌体与纳米铁的成功结合
将实施例1制备的负载药物的外泌体BAY-exosome通过外泌体表面的转铁蛋白受体TfR与SPION表面的转铁蛋白Tf结合，构建超顺磁纳米铁修饰的负载药物的外泌体BAY-exosome-SPI ON。
将实施例1制备的负载药物的外泌体和超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统BAY-exosome-SPION用全蛋白提取试剂盒提取蛋白，并且用CD9、CD63以及转铁蛋白受体TfR抗体检测CD9、CD63以及转铁蛋白受体TfR。
实验方法：BAY-exosome-SPION由于连接SPION而获得超顺磁性，通过外部磁场进行分离，将分离的BAY-exosome-SPION与BAY-exosome分别用全蛋白提取试剂盒提取蛋白，并且用CD9、CD63以及转铁蛋白受体TfR抗体作为一抗进行检测，以BAY-exosome作为对照，通过蛋白质印迹法检测BAY-exosome-SPION中CD9、CD63以及转铁蛋白受体TfR，根据只有与SPION连接的BAY-exosome才能通过磁分离方法进行分离，证实BAY-exosome与SPION的成功连接。
Western blot分析结果显示，如图3所示，磁性分离获得的负载药物的载体复合物表达了特征性的外泌体膜蛋白CD9、CD63以及转铁蛋白受体TfR，证实了负载药物的外泌体与纳米铁的成功结合。
3.透射电镜观察
透射电镜结果如图4所示，负载药物的载体复合物呈圆形形态，分布良好，平均直径约100nm。图中细节显示分布在外泌体上的可分辨纳米铁颗粒，证实负载药物的载体复合物的成功构建。
以下实验2-4中，所用仪器和试剂等均为本领域常规仪器和试剂，可于市场购买，模型小鼠于市场购买。
实验2胰岛素促分泌作用考察
考察单纯促分泌药物BAY、单纯血清外泌体(exosome)、实施例1制备的BAY-exosome-SPION、实施例1制备的BAY-exosome-SPION在外部控制磁场条件下(BAY-exosome-SPION/MF)，对胰岛细胞的胰岛素促分泌活性影响。
实验方法：
(1)在RPMI-1640培养基中补充10％体积的胎牛血清、100U/mL青霉素,100mg/mL链霉素、2mmol/L谷氨酰胺、10mmol/L羟乙基哌嗪乙硫磺酸、1mmol/L丙酮酸钠和50mmol/L 2-巯基乙醇，作为培养基，将1×105MIN-6细胞置于6孔微孔板中在5％浓度二氧化碳条件下培养培养48h，待生长到面积占比80％以上即可用作实验。
(2)将培养好的1×105MIN-6细胞分为等同的四组，分别为BAY、exosome、BAY-exosome-SPION和BAY-exosome-SPION/MF组，各组处理如下：
BAY组：根据是否添加葡萄糖平行设定两小组，即有糖组和无糖组。每孔移取旧培养基，加入1mL新鲜培养基，每小组分别按照药物BAY的浓度梯度0.001nmol/L(药物在培养基中的浓度，下同)、0.01nmol/L、0.1nmol/L、1nmol/L、10nmol/L、100nmol/L进行添加BAY，孵育1h。同时设置不加药的对照组作为对照。
exosome组：根据是否添加葡萄糖平行设定两小组，即有糖组和无糖组。每孔移取旧培养基，加入1mL新鲜培养基，每小组分别按照药物外泌体浓度梯度0.001nmol/L、0.01nmol/L、0.1nmol/L、1nmol/L、10nmol/L、100nmol/L进行添加外泌体，孵育1h。同时设置不加药的对照组作为对照。
BAY-exosome-SPION：根据是否添加葡萄糖平行设定两小组，即有糖组和无糖组。每孔移取旧培养基，加入1mL新鲜培养基，每小组分别按照药物BAY-exosome-SPION浓度梯度0.001nmol/L、0.01nmol/L、0.1nmol/L、1nmol/L、10nmol/L、100nmol/L进行添加BAY-exosome–SPION，孵育1h。同时设置不加药的对照组作为对照。
BAY-exosome-SPION/MF：根据是否添加葡萄糖平行设定两小组，即有糖组和无糖组。每孔移取旧培养基，加入1mL新鲜培养基，每小组分别按照药物BAY-exosome-SPION浓度梯度0.001nmol/L、0.01nmol/L、0.1nmol/L、1nmol/L、10nmol/L、100nmol/L进行添加BAY-exosome–SPION，并施加1T的磁场强度，孵育1h。同时设置不加药的对照组作为对照。
每组均孵育1h后，收集每组培养基，采用商用小鼠胰岛素酶联免疫吸附检测试剂盒测定培养基中的胰岛素浓度。检测方法按照试剂盒说明书方法。
上述各组中，有糖组中添加的葡萄糖浓度为8.3mmol/L。
实验结果见图5。从图5可知，在没有葡萄糖的情况下，单纯促分泌药物、单纯外泌体、BAY-exosome-SPION、BAY-exosome-SPION/MF，胰岛细胞的胰岛素分泌均不活跃。而在葡萄糖的存在条件下，单纯促分泌药物、BAY-exosome-SPION、BAY-exosome-SPION/MF组胰岛细胞的胰岛素分泌活跃，单纯外泌体无促分泌活性，BAY-exosome-SPION在外部控制磁场条件下靶向胰岛细胞，促分泌活性更强，并呈葡萄糖依赖性促进胰岛素分泌。这说明，本发明通过采用超顺磁纳米铁修饰载药外泌体，能够使药物靶向细胞，发挥更好的胰岛素促分泌作用。
实验3BAY-exosome-SPION体内药效评价
考察单纯促分泌药物BAY、实施例1制备的BAY-exosome-SPION以及BAY-exosome-SPION/MF(实施例1制备的BAY-exosome-SPION在外部控制磁场条件下)对葡萄糖耐受性和胰岛素分泌的影响。
实验方法：
取正常小鼠(C57BLKS/Jdb/+)6只作为对照组。糖尿病小鼠(BKS.Cg-m+/+Leprdb/J)24只，分为四个实验组，每组6只糖尿病小鼠，分别为BAY组、BAY-exosome-SPION组、BAY-exosome-SPION/MF。预先将所有小鼠禁食用过夜，每组处理如下，进行腹腔内葡萄糖耐受性试验(IPGTTs)。
对照组：正常小鼠，静脉注射生理盐水；
模型组：糖尿病小鼠，静脉注射生理盐水；
BAY组：糖尿病小鼠，静脉注药物BAY，注射量以药物BAY计5mg/kg体重；
BAY-exosome-SPION组：糖尿病小鼠，静脉注射药物BAY-exosome-SPION，注射量以药物BAY计5mg/kg体重；
BAY-exosome-SPION/MF组：糖尿病小鼠，静脉注射药物BAY-exosome-SPION，注射量以药物BAY计5mg/kg体重，并在小鼠胰腺部位固定磁铁。
然后每组小鼠腹腔注射质量浓度15％葡萄糖溶液，注射量2g/kg体重。分别于给药前(时间0)、给药后15、30、60、90、120分钟收集尾血进行IPGTT血糖检测，采用血糖仪检测血糖水平，酶联免疫吸附测定法检测胰岛素水平。
8小时后再次进行IPGTT血糖检测，检测不同时间点的血浆葡萄糖及胰岛素水平(如图1所示)。
实验结果如图6A和图6B所示，模型组小鼠葡萄糖耐受性下降，同时葡萄糖刺激的胰岛素分泌明显更少。治疗30min后，单纯促分泌药物促进实验小鼠血糖出现短暂而轻微的下降。与单纯促分泌药物相比，BAY-exosome-SPION组具有更显著降低血糖与促进胰岛素分泌作用，并一直持续到120min，说明外泌体负载药物能够提高药物稳定性，使药物持续释促分泌放能力，有助于更好地降低血糖。另外，BAY-exosome-SPION/MF组促进胰岛素分泌的能力最佳，说明施加外部磁场控制(MF)，能显著提高实验小鼠的糖耐受性以及胰岛素分泌，说明SPION的主动靶向性使负载药物获得了良好的胰腺靶向性，在外加磁场条件下，使药物有效富集于胰腺组织，提高药物浓度，更为有效地促使胰腺分泌胰岛素，从而能有效提高糖尿病治疗效果。同时，这也显示出BAY-exosome-SPION的血糖响应性，血糖再次升高时，可通过磁场控制，再次将药物富集在胰腺，达到升高局部药物浓度的作用。
8h后再次进行糖耐量实验(并未再次注射促分泌药物)，结果见图6C、图6D。从图6C和图6D可以看出，糖耐量的改善作用和胰岛素的促分泌能力仅在BAY-exosome-SPION/MF组中有明显的体现。相比第一次糖耐量测试，BAY-exosome-SPION显示较弱降血糖作用以及促进胰岛素分泌活性，而BAY-exosome-SPION在外部磁场作用下表现出与第一次糖耐量实验类似的降血糖作用以及促进胰岛素分泌活性，表明SPION的主动靶向性使负载药物获得了良好的胰腺靶向性，在外加磁场的帮助下，负载药物的载体复合物更能够对血糖升高做出正确的响应，从而在胰岛中积累，促进胰岛素的分泌。此外，相比单纯促分泌药物，BAY-exosome-SPION显示较弱降血糖作用以及促进胰岛素分泌活性，说明外泌体保护促分泌药物，能够提高药物稳定性，可以延长药物的半衰期。
实施例4BAY-exosome-SPION在外部磁场作用下长期治疗效果评价
实验方法：将糖尿病小鼠(BKS.Cg-m+/+Leprdb/J)，随机分为4组，每组6只，正常小鼠(C57BLKS/J Db/+)为对照组。
对照组:每天静脉注射0.4mL蒸馏水，共8周；
模型组:每天静脉注射0.4mL生理盐水，共8周；
BAY组:每天静脉注射BAY(5mg/kg)，共8周；
BAY-exosome-SPION组:每天静脉注射BAY-exosome-SPION(按照BAY计5mg/kg)，共8周；
BAY-exosome-SPION/MF组:每天静脉注射BAY-exosome-SPION(按照BAY计5mg/kg)，在胰腺附近施加磁场1小时，每天两次，共8周。
治疗8周后，采用ELISA(酶联免疫吸附测定法)试剂盒测定糖化血红蛋白。
结果如图7所示，BAY-exosome-SPION/MF组糖化血红蛋白显著降低，表明该载体以及相应的外部磁场控制能够实现的血糖响应，与不加磁场的情况相比，具有更显著的糖尿病血糖控制作用。
实验5药物半衰期检测
实验方法：昆明小鼠(10周龄，18-22g)被随机分为三组，每组六个老鼠:第一组按5mg/kg
毫克/公斤体重剂量通过尾静脉注射BAY；第二组按照相同剂量的BAY注射BAY-exosome-SPION；第三组按照相同剂量的BAY注射BAY-exosome。在不同的时间间隔尾静脉取血20μL，快速混合1毫升的PBS缓冲液，以10000rpm离心10min收集上清，酶联免疫吸附测定法检测BAY浓度。
图8为BAY、BAY-exosome和BAY-exosome-SPION的药代动力学曲线。单纯BAY体内驻留时间短，当加载到exosome或exosome-SPION时，BAY在120小时可检测到。BAY血清除率高，半衰期短(0.31h)。然而，当加载到exosome或exosome-SPION上时，BAY的循环半衰期延长到7.76h和8.39h，是单纯BAY55-9837的25倍或27倍。外泌体的纳米给药系统可以保护BAY不被肾小球滤过而降解或消除，延长药物半衰期。

Claims (10)

1.超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统，其特征在于，包括用于负载胰岛素促分泌药物的外泌体和超顺磁纳米铁，所述超顺磁纳米铁分布在外泌体表面，通过转铁蛋白与外泌体表面的转铁蛋白受体结合而连接到外泌体上，超顺磁纳米铁在外部磁场作用下使外泌体载体具有靶向能力和血糖响应性。
2.根据权利要求1所述超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统，其特征在于，超顺磁纳米铁平均粒径在10nm以下，载药系统平均粒径在为80～100nm左右。
3.超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)羧基化壳聚糖修饰的超顺磁纳米铁的制备
将FeCl3溶液和FeCl2溶液按照Fe3+和Fe2+的摩尔比为1:(1.7～1.8)混合，然后加入羧基化壳聚糖搅拌均匀，羧基化壳聚糖的加入量使其在体系中的终浓度为0～1mg/mL，用氨水调节pH值9～10，置于70～90℃的水浴中0.5～8h，然后蒸馏水透析48小时以上进行脱盐，获得壳聚糖稳定的超顺磁纳米铁；
(2)转铁蛋白修饰的超顺磁纳米铁制备
将CS-SPION、碳二亚胺、N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐按照摩尔比1:2:3混合均匀，其中，CS-SPION的摩尔量以超顺磁纳米铁的摩尔计，在室温下孵化1～1.5h，然后加入2-巯基乙醇终止反应，经磁分离后用PBS缓冲液重悬；然后添加CS-SPION质量的5％～10％的转铁蛋白Tf混合均匀，在3～5℃下孵育12～20h，经磁分离纯化，PBS缓冲液洗涤三次，得到转铁蛋白修饰的超顺磁纳米铁，于2～5℃储存；
(3)将超顺磁纳米铁作为靶头与外泌体结合
将外泌体在PBS缓冲液中透析12h以上，然后按照外泌体：转铁蛋白修饰的超顺磁纳米铁的质量比为10:1的将二者混合，在3～5℃孵育6h以上，经磁分离去除上清液，用PBS缓冲液洗涤，得到超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述的载体为血清外泌体。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述血清外泌体通过超速离心方法制备：将采集的血清在2～6℃下离心25～35min，取上清液在2～6℃下离心1～3h，收集沉淀，用PBS缓冲液重悬(将沉淀与PBS缓冲液混匀，使沉淀均匀分散悬浮在PBS缓冲液中)即得。
6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述磁分离方法是：将磁置于容器底部吸，通过磁铁与待分离体系中的纳米铁的相互吸引，将体系分为下层沉淀和上层清液体，然后去掉上清液实现分离纯化。
7.根据权利要求3所述方法，其特征在于，先对外泌体进行糖尿病促分泌药物的负载，采用电穿孔法完成血清外泌体对多肽药物的包载：将多肽药物溶液与外泌体溶液按多肽药物与外泌体的质量比1:3混合搅拌，在电压300～400V，脉冲宽度100～200ms条件下一次脉冲完成电穿孔载药，然后在35～37℃下孵育30～35min，确保外泌体的质膜完全恢复，得到负载多肽药物外泌体。
8.以权利要求1所述超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米载药系统为载体的纳米给药系统复合物，胰岛素促分泌药物、外泌体和超顺磁纳米铁，胰岛素促分泌药物负载于外泌体中，所述超顺磁纳米铁分布在外泌体表面，通过转铁蛋白与外泌体表明的转铁蛋白受体结合而连接到外泌体上，超顺磁纳米铁在外部磁场作用下使外泌体载体具有靶向能力和血糖响应性。
9.根据权利要求8所述给药系统，其特征在于，所述胰岛素促分泌药物为具有促分泌活性的糖尿病药物，选自BAY55-9837、VIP衍生物、磺脲类、格列奈类中的一种。
10.权利要求8所述超顺磁纳米铁修饰的外泌体纳米给药系统的血糖响应方法，其特征在于，在目标组织施加外部磁场，通过磁场与载药系统中的纳米铁的相互吸引使促分泌药物在目标组织富集，通过对外部磁场的作用时间的控制，实现血糖响应。
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