葡聚糖磁性載體在大鼠腹部皮瓣中的靶向性研究

[摘要]目的:探索外磁場作用下葡聚糖和交聯(lián)葡聚糖磁性載體在大鼠腹部皮瓣的靶向性，為磁性藥物防治同種異體大鼠腹部皮瓣移植后免疫排斥作用做準(zhǔn)備。方法:取雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠35只，體重250～350g，隨機(jī)分為以下7組:①交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5，此組為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照組);②葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);③交聯(lián)葡聚糖磁性載體全身輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);④交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，0GS磁場作用1h組(n=5);⑤交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，6000GS磁場作用1h組(n=5);⑥交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用3h組(n=5);⑦空白對(duì)照組(n=5)。取大鼠腹部皮瓣，用原子發(fā)射光譜法測定皮瓣內(nèi)鐵元素濃度，間接反映磁性載體在組織中的分布。結(jié)果:⑴兩種磁性載體比較(第①組與第②組)，在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，交聯(lián)葡聚糖磁性載體組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于葡聚糖磁粒組168.8±8.70μg/g，P<0.05。⑵兩種輸注途徑比較(第①組與第③組)，在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，局部輸注組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于全身輸注組215.2±8.79μg/g，P<0.05。⑶不同外界磁場強(qiáng)度比較(第①組與第④、⑤組)，在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，6000GS組鐵元素濃度388.4±10.99μg/g高于2400GS組245.2±6.84μg/g，P<0.05，后者又高于0GS組127.8±5.54μg/g，P<0.05。⑷不同外界磁場作用時(shí)間比較(第①組與第⑥組)，在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，3h組鐵元素濃度414.4±13.07μg/g高于1h組245.2±6.84μg/g，P<0.05。結(jié)論:在外界磁場作用下，葡聚糖磁性載體可以在大鼠腹部皮瓣內(nèi)靶向聚集，并且其濃度與磁性載體的性質(zhì)和輸注方式有關(guān)，與外界磁場強(qiáng)度及其作用時(shí)間呈正相關(guān)。

[關(guān)鍵詞]磁性載體;腹部皮瓣;靶向

[中圖分類號(hào)]Q813.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1008-6455(2010)06-0859-03

Study on the targeting of dextran magnetic carriers in the rat abdominal skin flap

KANG Wen-bo1，LIU Bei1， XIA Wei1，GUO Shu-zhong1，PENG Ming-li2，LIU Yan-hong2，CHEN Chao2，CUI Ya-li2

(1.Department of Plastic Surgery，Xijing Hospital，F(xiàn)ourth Military Medical University，Xi’an 710032，Shaanxi，China;2.National Engineering Research Center For Miniaturized Detection System，Northwest University，Xi’an 710069，Shaanxi，China)

Abstract:ObjectiveTo find the exploration of dextran magnetic carriers in the rat abdominal skin flap in magnetic field， for the preparation and treatment of immune rejection with magnetic drugs after allogeneic transplantation of rat abdominal skin flap. MethodsTake 35 male Sprague-Dawley (SD) rats， weighting 250-350g， divided into the following seven groups: ①Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 2400GS， 1h group(n=5，this group as the standard control group); ②Dextran magnetic carrier， local infusion， 2400GS， 1h group(n=5); ③Crosslinking dextran magnetic carrier， body injection， 2400GS， 1h group (n=5); ④Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 0GS， 1h group (n=5); ⑤Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 6000GS， 1h group (n=5); ⑥Crosslinking dextran magnetic carrier， local injection， 6000GS， 3h group (n=5); ⑦Blank group (n=5). Determinate of iron concentration within the skin flap using atomic absorption spectrometry to reflect the distribution of magnetic carrier in tissue. Results ⑴Comparison of two kinds of magnetic carrier(①②)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group \"crosslinking dextran magnetic carrier\" is more than group \"dextran magnetic carrier\". ⑵Comparison of two injection approaches(①③)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group \"local injection\" is more than group \"body injection\". ⑶Comparison of different strength of magnetic field(①④⑤)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group 6000GS is more than group 2400GS，and the latter group is more than group 0GS. ⑷Comparison of different duration of magnetic field(①⑥)， the iron concentration in the rat abdominal skin flap of group 3h is more than group 1h. Conclusion In the magnetic field， the dextran magnetic carrier in the rat abdominal skin flap can be targetting gathered， and its concentration is related with the character of dextran magnetic carrier and injection method，correlated with the strength and duration of magnetic field.

Key words:magnetic carrier;abdominal skin flap;target

磁性靶向給藥系統(tǒng)(Magnetic target drug delivery system MTDD)首先由Widder 和 Senyei在20世紀(jì)70年代提出[1]，該系統(tǒng)是將藥物與超順磁性顆粒結(jié)合，形成穩(wěn)定的給藥載體，在足夠強(qiáng)的外磁場作用下，將載體定向于靶區(qū)，使其所含藥物定位釋放，集中在病變部位發(fā)揮作用，從而具有高效、速效和低毒的特點(diǎn)。目前MTDD的研究多集中在惡性腫瘤的靶向化療方面[2]，但將其用于防治同種異體復(fù)合組織移植后的免疫排斥作用方面的研究尚未見文獻(xiàn)報(bào)道，因此利用該磁性靶向給藥系統(tǒng)，將免疫抑制劑負(fù)載于磁性載體，制備磁性靶向免疫抑制劑，并將其用于防治同種異體復(fù)合組織移植后的免疫排斥作用則具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文主要報(bào)道磁性載體在大鼠下腹部皮瓣模型中磁靶向性的研究，初步探究了不同磁性載體、不同輸注方式、不同外界磁場強(qiáng)度以及不同外界磁場作用時(shí)間等因素對(duì)磁性載體在大鼠下腹部皮瓣分布的影響，優(yōu)化大鼠下腹部皮瓣模型下磁性載體在靶向部位的富集條件，為磁性靶向免疫抑制劑的研究提供工作基礎(chǔ)。本研究采用葡聚糖磁性復(fù)合顆粒和交聯(lián)葡聚糖磁性復(fù)合顆粒為磁性載體，動(dòng)物模型為SD大鼠腹部皮瓣[3]，外磁場由釹鐵硼永磁鐵產(chǎn)生。

1材料和方法

1.1葡聚糖和交聯(lián)葡聚糖磁性載體:實(shí)驗(yàn)中采用的葡聚糖磁性載體和交聯(lián)葡聚糖磁性載體由西北大學(xué)國家微檢測工程中心提供，葡聚糖磁性載體由葡聚糖和四氧化三鐵納米顆粒復(fù)合而成，為棕黑色磁性流體，在水中具有良好的分散性，平均水合半徑為130nm。交聯(lián)葡聚糖磁性載體由環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下交聯(lián)葡聚糖磁性載體得到，交聯(lián)后的平均水合半徑增加為1μm，具有良好的磁響應(yīng)性。

1.2 動(dòng)物模型:本研究采用大鼠下腹部皮瓣模型。具體過程為:腹腔注射1%戊巴比妥鈉4ml/kg進(jìn)行動(dòng)物麻醉，游離大鼠下腹部皮瓣，皮瓣血管蒂為腹壁淺動(dòng)、靜脈。局部輸注:游離術(shù)側(cè)腹部皮瓣股動(dòng)脈，上至腹壁淺動(dòng)脈分支處以上1cm處、下至大鼠膝上0.5cm處，將此段股動(dòng)脈的其它分支血管電凝或結(jié)扎，將臨床用5號(hào)靜脈留置針在膝上0.5cm處股動(dòng)脈中臨時(shí)性逆行置管，令針頭尖端恰好位于腹壁淺動(dòng)脈分支處，術(shù)中用血管夾在股動(dòng)脈近心端臨時(shí)阻斷皮瓣血供，用微量注射泵恒速(15min)通過留置針向皮瓣中輸注磁性載體(20mg/kg);全身輸注:術(shù)側(cè)股靜脈順行置管，微量泵輸注磁性載體。

1.3 實(shí)驗(yàn)分組:取雄性SD大鼠35只，體重250～350g，隨機(jī)分為以下7組:①交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5，此組為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照組);②葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);③交聯(lián)葡聚糖磁性載體全身輸注，2400GS磁場作用1h組(n=5);④交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，0GS磁場作用1h組(n=5);⑤交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，6000GS磁場作用1h組(n=5);⑥交聯(lián)葡聚糖磁性載體局部輸注，2400GS磁場作用3h組(n=5);⑦空白對(duì)照組(n=5)。

1.4 原子發(fā)射光譜法測定組織內(nèi)鐵離子濃度:具體方法[4]，間接反應(yīng)磁性載體組織分布。切取大鼠靶側(cè)腹部皮瓣，用潔凈小燒杯盛裝，三蒸水沖洗3次，將以上裝有皮瓣的燒杯放入60℃烘箱，放置24h充分烘干至恒重，之后向燒杯中加入混合強(qiáng)酸(濃硝酸與高氯酸以4:1比例混合)，放置48h，待樣品完全溶解后放在電熱板上于200℃下進(jìn)行加熱，小火加熱消解至冒白煙，待溶液呈無色透明狀粘稠液體且近干時(shí)，用三蒸水轉(zhuǎn)移并定容到50ml容量瓶中，搖勻，待測。使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES，美國熱電公司)進(jìn)行鐵離子濃度測定，單位μg/g，每標(biāo)本重復(fù)3次。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:在本研究中，對(duì)于每一個(gè)小組(如不同磁性載體之間等)的比較，均采用“完全隨機(jī)設(shè)計(jì)資料的方差分析”方法，小組內(nèi)部實(shí)驗(yàn)組間兩兩比較采用“LSD-t檢驗(yàn)”。

2結(jié)果

2.1葡聚糖和交聯(lián)葡聚糖磁性載體比較(第①組與第②組)，在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，交聯(lián)葡聚糖磁性載體組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于葡聚糖磁性載體組168.8±8.70μg/g，P<0.05。如圖1。這一結(jié)果也可以被靶組織的病理切片所直觀地證明，如圖3、4，兩種葡聚糖磁性載體均分布于真皮下結(jié)締組織，無血管親嗜性，葡聚糖磁性載體散在分布，總量較少，交聯(lián)葡聚糖磁性載體成團(tuán)分布，總量較多。

2.2兩種輸注途徑比較(第①組與第③組):在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，局部輸注組鐵元素濃度245.2±6.84μg/g高于全身輸注組215.2±8.79μg/g，P<0.05。如圖2。

2.3不同外界磁場強(qiáng)度比較(第①組與第④、⑤組)，在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，6000GS組鐵元素濃度388.4±10.99μg/g高于2400GS組245.2±6.84μg/g，P<0.05，后者又高于0GS組127.8±5.54μg/g，P<0.05。如圖5。

2.4不同外界磁場作用時(shí)間比較(第①組與第⑥組)，在大鼠腹部皮瓣內(nèi)，3h組鐵元素濃度414.4±13.07μg/g高于1h組245.2±6.84μg/g，P<0.05。如圖6。

3討論

3.1 兩種磁性載體比較，在其他條件相同的情況下，交聯(lián)葡聚糖磁性載體比未交聯(lián)者在大鼠靶區(qū)域(腹部皮瓣)分布的總量多，這可能是由前者的磁場相應(yīng)性比后者好的原因造成的。交聯(lián)葡聚糖磁性載體是葡聚糖磁性載體由環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)而制備得到的，交聯(lián)后的載體顆粒的平均水合粒徑(1μm)較交聯(lián)前(130nm)明顯增大，磁響應(yīng)性增加，在水中分散性相對(duì)降低。磁響應(yīng)性的增加有利于提高磁性載體在磁場作用下靶向性，從而使其在靶向區(qū)域的含量增加，可以更好地在動(dòng)物體內(nèi)滯留，進(jìn)而延長體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，更為長效地釋放藥物;然而由于粒徑的增大，其在水中特別是在生理鹽水中的分散穩(wěn)定性較低;載體粒徑的增加使得載體在皮瓣組織中以相對(duì)較大的顆粒存在，降低了其在組織中的分散性，也使其在體內(nèi)聚集后更加容易阻塞微血管。因此在進(jìn)一步的磁性靶向免疫抑制劑的研究中，應(yīng)在保證磁性載體靶向性的基礎(chǔ)上，增加交聯(lián)葡聚糖磁性載體的免疫抑制劑的藥物負(fù)載量，從而可以在長期局部給藥的基礎(chǔ)上，降低大量載體聚集引起的微血管堵塞的可能性。

3.2 對(duì)于股動(dòng)脈輸注(磁性載體直接進(jìn)入皮瓣供養(yǎng)血管，視為局部輸注)和股靜脈輸注(磁性載體經(jīng)下腔靜脈首先進(jìn)入全身循環(huán)，視為全身輸注)這兩種輸注方式來說，前者的磁性載體在皮瓣中的滯留總量較后者增多，這是局部輸注的優(yōu)勢之一。除此之外，局部輸注還可以減少磁性載體直接進(jìn)入全身微小血管的機(jī)會(huì)，因而降低了由于心肺微血管阻塞造成的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物猝死風(fēng)險(xiǎn)。局部輸注的缺陷在于，皮瓣中短時(shí)間內(nèi)不溶性物質(zhì)大量積聚，容易導(dǎo)致組織中微循環(huán)阻塞，進(jìn)而造成皮瓣的缺血壞死。至于不同外界磁場強(qiáng)度及其作用時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響，容易理解，不再贅述。

總之，本研究探索了不同實(shí)驗(yàn)條件下，兩種磁性載體在大鼠腹部皮瓣中的分布情況，并初步揭示了其基本規(guī)律:在其他條件相同的情況下，交聯(lián)磁性載體比未交聯(lián)者有更好的磁場相應(yīng)性;局部輸注時(shí)大鼠靶組織內(nèi)的磁性載體濃度比全身輸注時(shí)更高;磁性載體在大鼠體內(nèi)靶組織的濃度隨著體外磁場強(qiáng)度的增強(qiáng)及其作用時(shí)間的增加而增大。這就為進(jìn)一步將磁性載體負(fù)載免疫抑制劑制成磁性藥物，以及最終應(yīng)用其實(shí)現(xiàn)藥物靶向作用防治異體復(fù)合組織移植后排斥反應(yīng)奠定了工作基礎(chǔ)?？紤]到在防治異體復(fù)合組織移植的研究領(lǐng)域，應(yīng)用磁性藥物靶向給藥尚無報(bào)道[5]，因此這正是本研究的創(chuàng)新之處。

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[收稿日期]2010-03-23 [修回日期]2010-05-26

編輯/張惠娟