一种经过透明质酸和叶酸功能化的ZIF-8/多巴胺纳米复合材料，用于在结肠直肠癌中实现pH响应性的白藜芦醇递送和细胞凋亡诱导

《Scientific Reports》：ZIF-8/polydopamine nanocomposite functionalized with hyaluronic acid and folic acid for pH-responsive resveratrol delivery and apoptosis induction in colorectal cancer

摘要

本研究开发了一种基于沸石咪唑酸盐框架-8（zeolitic imidazolate framework-8）的多功能纳米复合材料，旨在提高白藜芦醇向结直肠癌细胞的有效递送效率。该系统由包裹了白藜芦醇的ZIF-8纳米颗粒组成，这些颗粒依次经过多巴胺（polydopamine）、透明质酸（hyaluronic acid）和叶酸（folic acid）的修饰，形成ZIF-8-Res-PDA-HA-FA。物理化学表征显示，该纳米颗粒的Z平均水动力直径为194纳米，多分散度指数为0.197，ζ电位为-40.55毫伏，表明其具有狭窄的粒径分布和良好的胶体稳定性。药物包封效率达到81.9%。体外释放动力学研究表明，该纳米颗粒在pH 5.5时72小时后的累积释放率为59.9%，在pH 7.4时为33.2%，而在pH 5.5时120小时后的累积释放率提升至81.4%，证实了药物释放受酸环境调控。通过分子对接模拟发现，白藜芦醇与Bcl-2蛋白的BH3结构域的结合亲和力较低（S-score = -6.23千卡/摩尔），仅通过一个氢键与Ala4位点结合（结合距离为2.83埃）；然而，这一计算结果并不能证明白藜芦醇能与细胞靶点直接结合，因此未进行功能性实验验证。在HCT116细胞中，该纳米复合材料表现出浓度依赖性的细胞毒性，24小时暴露后的半数抑制浓度（IC50）为54.4微克/毫升；而人类皮肤成纤维细胞在浓度高达500微克/毫升时仍保持70%以上的存活率，说明该纳米复合材料对恶性细胞具有更强的抗增殖作用。流式细胞术分析显示，48小时后p53和p21基因的表达水平分别上调了9.96倍和2.3倍，而caspase-8基因的表达水平保持不变，表明细胞凋亡是主要作用机制。在亚细胞毒性浓度下，该纳米复合材料显著抑制了细胞迁移能力（实验组细胞迁移率下降25–30%，对照组为85–90%；p < 0.001）。本研究未验证纳米颗粒的受体介导的细胞摄取过程，因此观察到的细胞效应不能归因于受体介导的靶向作用。尽管这些结果展示了该纳米复合材料在体外的治疗潜力，但仍存在若干关键问题：受体介导的细胞识别机制尚未得到实验证明，基因表达变化的蛋白质水平证据缺失，且体内药代动力学数据尚未确定。