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不同形状纳米羟基磷灰石的体内外生物安全性评估
Authors Sun W , Zhong J, Gao B, Feng J , Ye Z, Lin Y, Zhang K, Su W, Zhu S, Li Y , Jia W
Received 24 May 2024
Accepted for publication 30 July 2024
Published 23 August 2024 Volume 2024:19 Pages 8661—8679
DOI https://doi.org/10.2147/IJN.S469687
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Editor who approved publication: Dr Sachin Mali
摘要:
目的:纳米羟基磷灰石(Hydroxyapatite nanoparticle,HANP)能够通过血液循环靶向特定组织器官,在药物递送、基因载体、生物成像和组织工程方面具有不错的应用前景。然而,不同形状的HANPs在进入血液时可能带来的潜在不良影响和分子机制仍不明确。因此,本课题组采用两种尺寸小于100nm的不同形状HANPs来进一步探讨其生物安全性。
方法:首先,对HANPs的粒径、表面形貌、组成元素、Zeta电位等理化性质进行表征。随后,评估在2~2000μM浓度范围内HANPs对人脐静脉内皮细胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cell,HUVEC)增殖、迁移、周期分布和凋亡水平的影响。此外,结合转录组测序和生物信息学探讨两种HANPs对HUVEC差异表达基因的影响。最后,通过灌胃的方式确保Balb/c小鼠摄入两种HANPs,研究了其在生物体内的相容性。
结果:棒状HANPs在200μM浓度下促进HUVEC增殖,而球状HANPs在相同浓度下表现出显著的细胞毒性,表现为细胞凋亡增加和细胞周期S期阻滞。此外,球状HANPs引起HUVEC细胞内SULT1A3水平表达上升,导致DNA损伤通路的激活。体内实验表明,尽管HANPs能够影响血液中各类血细胞数量和生化代谢指标的变化,但是没有表现出明显的体内毒性。
结论:本研究表明HANPs的形状和表面积显著影响HUVEC的细胞状态和增值活力。与棒状 HANPs 相比,球状 HANPs 因其较大的表面积而表现出更强的细胞毒性,导致细胞凋亡和细胞周期S期停滞。
关键词:纳米羟基磷灰石、生物相容性、细胞活率、细胞增殖、血液循环