Angiopep-2靶向FeTaOx@Au核壳纳米颗粒用于神经胶质瘤的双模成像引导磁热治疗研究

《ACS Applied Bio Materials》：Theranostic Angiopep-2-Conjugated FeTaOx@Au Core–Shell Magnetic Nanoparticles for Glioma Treatment and Dual Medical Imaging

本文开发了一种Angiopep-2修饰的金包覆铁钽氧化物纳米颗粒（FeTaOx@Au-ANG），用于神经胶质瘤的双模成像（磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT））和磁热治疗（MHT）。该纳米平台能有效穿越血脑屏障（BBB），靶向低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP），并在交变磁场（AMF）下产生局部高热，显著诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤生长，延长生存期，展现出优异的诊疗一体化潜力。

　　

材料与方法

研究采用水热法合成了铁钽氧化物纳米颗粒（FeTaO_xNPs），随后通过表面修饰金（Au）和Angiopep-2（ANG）肽，构建了FeTaO_x@Au-ANG核壳纳米颗粒。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和超导量子干涉仪（SQUID）等手段对纳米颗粒的形貌、结构、组成和磁性进行了系统表征。体外细胞实验采用C6大鼠神经胶质瘤细胞和L929小鼠成纤维细胞，通过细胞计数试剂盒（CCK-8）评估细胞毒性，通过光学显微镜和电感耦合等离子体光学发射光谱（ICP-OES）分析细胞摄取。体内研究则利用携带C6细胞的Sprague-Dawley（SD）大鼠模型，评估纳米颗粒的磁共振成像（MRI）性能、肿瘤治疗效果及生物分布。

结果与讨论

纳米颗粒表征

表征结果显示，合成的FeTaO_x@Au-ANG纳米颗粒呈均匀球形，具有明显的核壳结构，平均粒径约为13.7±0.97纳米。XRD证实了Fe₃O₄、Ta₂O₅和Au的晶体结构。FTIR和拉曼光谱证实了ANG的成功修饰。Zeta电位分析表明，ANG修饰后纳米颗粒表面电位发生变化，有助于其生物相容性。XPS分析进一步确认了Fe、Ta、Au和O等元素的存在及其化学状态。SQUID分析表明纳米颗粒具有超顺磁性，饱和磁化强度为6.95 emu/g，适于磁热治疗。

磁热性能与成像能力

在交变磁场（AMF）刺激下，FeTaO_x@Au-ANG纳米颗粒能有效产生热量，且升温效果呈浓度依赖性。在磁共振成像（MRI）中，纳米颗粒表现出良好的T₁/T₂双权重对比增强能力，弛豫率r₂为47.7 mg^-1s^-1。在计算机断层扫描（CT）成像中，由于金元素的高X射线衰减系数，纳米颗粒也显示出浓度依赖性的显影增强，实现了MRI/CT双模成像。

体外细胞研究

细胞毒性实验表明，FeTaO_x@Au-ANG纳米颗粒对正常L929细胞显示出良好的生物相容性（1 mg/mL浓度下细胞存活率达82%），而对C6神经胶质瘤细胞则表现出更强的毒性（1 mg/mL浓度下细胞存活率为65%），表明其靶向性。细胞摄取实验证实，ANG修饰显著增强了纳米颗粒被C6细胞的摄取。在AMF作用下，FeTaO_x@Au-ANG纳米颗粒处理15分钟后，C6细胞存活率降至约9%，显示出高效的磁热杀伤效果。

体内动物实验

在荷瘤SD大鼠模型中，尾静脉注射FeTaO_x@Au-ANG纳米颗粒并施加AMF后，MRI显示肿瘤生长受到显著抑制。治疗14天后，FeTaO_x@Au-ANG + AMF组的肿瘤体积（61.8 mm3）远小于对照组（402 mm3）。生存分析显示，FeTaO_x@Au-ANG + AMF处理的大鼠中位生存期延长至50天，显著长于对照组（25天）及其他纳米颗粒处理组。组织病理学分析（H&E染色）显示治疗组肿瘤区域出现广泛的凝固性坏死。免疫组化分析表明，治疗组胶质纤维酸性蛋白（GFAP）表达升高，细胞增殖标志物Ki67指数降低（从对照组的13.99%降至2.2%），TUNEL染色证实了肿瘤细胞凋亡。主要器官的H&E染色未发现明显病理损伤，表明纳米颗粒具有良好的生物安全性。ICP-OES分析显示纳米颗粒能有效靶向聚集在脑肿瘤组织。

结论

本研究成功构建了Angiopep-2靶向的FeTaO_x@Au核壳纳米颗粒，该纳米平台能够有效穿越血脑屏障，靶向神经胶质瘤，并实现MRI/CT双模成像引导的磁热治疗。体外和体内实验均证实其能高效诱导肿瘤细胞凋亡，显著抑制肿瘤生长，延长生存期，且具有良好的生物安全性，为神经胶质瘤的诊疗一体化提供了一种有前景的新策略。