氧化铁纳米粒子在细胞内的降解行为
专栏：学术前沿
发布日期：2017-04-05
磁性纳米粒子具有独特的物理和化学性质，是新兴纳米医学的研究前沿。在再生医学领域中，磁性纳米粒子已被广泛用作细胞特异的MRI对比剂，以追踪干细胞注射入体内的归巢路径。近年来，外磁场远程操纵能使磁性标记的细胞保留在植入部位，并能在体外构建出有序的组织。磁性纳米粒子在再生医学和细胞治疗中的大部分应用都要求靶细胞能内化它们。因为纳米粒子的一些特性可能导致危险，所以必须考虑纳米毒性。氧化铁纳米粒子在细胞中的长期命运的定量研究，是再生药物应用的前提，但因缺乏合适的生物组织模型和分析模型而受阻。
来自法国巴黎第七大学的Wilhelm教授课题组提出了以干细胞球状体作为组织模型，来追踪磁性纳米粒子在组织中的长期转变。研究显示，球状磁性能作为降解过程的指纹图谱，并且证明了纳米粒子在组织中一个月就几乎完全降解，这也被电子显微镜所验证。
图1：干细胞与磁性纳米粒子共同培养不同天数的单球磁泳陆续在图片（A）、磁化曲线（B）以及铁含量（D）
同时也研究了相同量的磁性纳米粒子在核内体中的降解，顺利获得对单个核内体纳米磁泳追踪。有趣的是，纳米粒子降解只影响了铁平衡，只有编码铁蛋白轻链（铁装载）和铁转运蛋白（铁输出）的基因在降解过程中被两倍正调节。
图2：（A）磁性纳米粒子在核内体中不同时间的磁泳；（B）不同pH下单个核内体中磁性铁的质量；（C）磁性纳米粒子在不同环境下的磁性铁质量变化。
这些发现表明氧化铁纳米粒子在组织中会降解，仅编码铁蛋白轻链（铁装载）和铁转运蛋白（铁输出）的基因的表达。因此，磁性纳米粒子的的医学应用是安全的。
参考文献：Mazuel, F., et al., Massive Intracellular Biodegradation of Iron Oxide Nanoparticles Evidenced Magnetically at Single-Endosome and Tissue Levels. ACS Nano, 2016.
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