摘要：以阿霉素(ADR)为药物模型，制备了带有弱负电性的阿霉素-羧甲基葡聚糖磁性毫微粒(ADR-CMD MNPs)，对比研究了静脉给药后其与电中性的ADR-dextran MNPs在小鼠肝、脾组织的富集情况，系统考察了ADR-CMD MNPs的理化性能和体内外的磁定位效果。结果表明，ADR-CMD MNPs的平均粒径为56 nm；载药量为12.4%；质量磁化率为1.06×10^-4 emu·g^-1，具有超顺磁性；ADR-CMD MNPs具有较好的磁导向功能，可有效定位于靶区；此外，体内分布实验证明：ADR-CMD MNPs的肝、脾被动靶向作用明显低于未经化学修饰的ADR-dextran MNPs，该研究为药物磁性毫微粒实现主动靶向提供了一种新方法。

Magnetic Drug Delivery System—Adriamycin-Carboxymethyl

Dextran Magnetic Nanoparticles

Shi Keyu

（Department of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071）

Li ChaoxingHe Binglin

（Institute of Polymer Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071）

Abstract：A novel magnetic drug carrier-carboxymethyl dextran magnetic nanoparticles(CMD MNPs) was prepared. Adriamycin(ADR) was coupled with two types of carrier-neutral dextran MNPs and anionic CMD MNPs, by periodate oxidation. The physico-chemical characteristics and the magnetic guidance effects in vitro and in vivo of ADR-CMD MNPs were studied. The distrbiution profiles of liver and spleen in mice were studied for both ADR-dextran conjugate MNPs and ADR-CMD conjuagte MNPs. The results showed ADR-CMD conjugate MNPs possessed superparamagnetism, the mean diameter was 56 nm, the mass magnetic susceptibility was 1.06×10^-4 emu·g^-1, and the drug loading was 12.4%. The distribution profiles in liver and spleen revealed that conjugation with neutral dextran MNPs, excessive accumulation of loaded ADR was found in liver and spleen after intravenous administration, while conjugation with CMD MNPs gave a markedly lower concentration in these organs, which indicated less uptake of ADR-CMD conjugate MNPs by reticuloendothelial system(RES) and the advantage of delivering loaded drug to sites other than the RES; thus it opens a new perspective for the active delivery of drug.

Keywrods：Magnetic drug delivery system Nanoparticles Carboxymethyl-dextran▲

磁性毫微粒是目前国内外导向药物和医用高分子材料研究领域的热门方向之一，在细胞分离、固定化酶和导向药物等研究领域均有着潜在的应用前景。磁性毫微粒在足够强的外加磁场作用下，可以引导负载药物在体内定向移动、定位浓集，从而达到提高药物治疗指数，降低药物毒副作用的目的^［1，2］。然而，药物磁性毫微粒经静脉给药后，往往由于RES系统的吞噬作用而被动靶向于肝、脾，难于实现其它组织的靶向给药。研究表明，通过改善药物磁性毫微粒的表面性质可以抑制RES系统对其的吞噬作用，减少肝脾的被动靶向。一般通过在药物毫微粒表面吸附大分子表面活性剂来改善表面性能^［3，4］，但是这种表面修饰作用会随着载体分子的生物降解而减弱。本研究用化学修饰的方法来达到从本质上改善药物磁性毫微粒表面性能的目的，以期为实现药物磁性毫微粒主动靶向提供一种新的方法。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

Hitachi高速离心机(日本)；Brookhaven Draft-9000AT光子相关谱仪(美国)；Flexi-Dry冷冻干燥系统(美国)；法拉第热磁天平(天津大学化工系)；岛津RF-5000荧光分光光度计(日本)；721分光光度计(上海第三分析仪器厂)；高斯计(上海第四电表厂)；钕铁硼磁铁(天津天磁公司)；昆明种小鼠，天津药物研究院实验动物中心；注射用盐酸阿霉素(浙江海门制药厂，批号950313)；葡聚糖T-40，Sephacryl 300凝胶柱(Pharmacia产品)；其它试剂均为分析纯，使用前未经任何处理。

1.2实验方法

1.2.1载体磁性毫微粒及药物磁性毫微粒的制备首先参照Molday等的方法^［5］，用共沉淀法制备葡聚糖磁性毫微粒(Dextran MNPs)：将Dextran T-40水溶液和FeCl₃^。6H₂O及FeCl₂^。4H₂O水溶液混合均匀，搅拌下加入氨水溶液，加热至70 ℃反应1 h。反应产物冷却后经离心除去体系中的大粒子和聚集物，用Sephacryl S-300凝胶柱进行分离，弃去非磁性组分，磁性组分即Dextran MNPs用去离子水透析后冻干封存。

将所制备的Dextran MNPs进行羧甲基化处理制备羧甲基葡聚糖磁性毫微粒(CMD MNPs)。具体过程为：将Dextran MNPs冻干品分散在NaOH水溶液中并在-4 ℃的条件下保温20 min，分批加入NaOH 1/2当量的氯乙酸，升温至70 ℃反应20 min。待反应体系冷却后，用稀盐酸调节体系pH值至4左右，用甲醇沉淀反应产物，抽滤并充分洗涤后，将所得CMD MNPs置于真空条件下干燥。

Dextran MNPs和CMD MNPs分别用高碘酸钠氧化后与ADR药物分子通过Schiffs'反应偶联^［6］，制备ADR-Dextran MNPs和ADR-CMD MNPs。

1.2.2载体磁性毫微粒和药物磁性毫微粒理化性能表征磁性毫微粒平均粒径和粒径分布用光子相关谱仪进行表征。

磁性毫微粒的质量磁化率(Xm)用法拉第天平测定。

CMD MNPs羧甲基化程度用酸碱滴定法标定。

药物磁性毫微粒中药物百分含量以分光光度法测定。

1.2.3磁导向定位实验离体磁定位实验的装置参照Kiwada的设计^［7］，如图1所示。选择合适的介质流速，对比研究ADR-CMD MNPs在无外加磁场作用和附加外磁场时的流出方式。

活体磁导向定位实验选择小鼠肾脏作为磁定位器官^［8］。将小鼠固定，左肾置于外加磁场中，尾静脉注射ADR-CMD MNPs。30 min后，拉断颈椎处死、解剖取出左右肾，分别测定其中药物浓度。肾组织中的阿霉素含量根据Bachur等的方法^［9］测定：用20倍体积的0.3 mol^。L^-1的盐酸并50%乙醇溶液将组织匀浆，抽提其中的阿霉素，离心，用荧光分光光度计测定上清液中的药物浓度。对照组为同等条件下未注射药物的小鼠。

图1离体磁导向实验装置图

Fig 1 The apparatus of magnetic guidance experiment in vitro

(A. Flow medium(Tris-HCl buffer pH8.5); B. Roller pump;C. Rubber tubing(Internal diameter 3.84 mm); D.Glass tubing(d_thick10.86 mm, d_thin 3.78 mm);E. Magnets; F. Eluted medium; G. Injection part of ADR-CMD MNPs)

1.2.4组织分布实验昆明种小鼠，18～22 g，雌雄兼用。实验动物分为3组，分别通过尾静脉注射生理盐水、ADR-Dextran MNPs或ADR-CMD MNPs，药物剂量为8 mg/kg，注射后0.5、1、4、24 h,每组各取3只，拉断颈椎处死，解剖取出小鼠肝、脾，分别测定其中药物浓度。组织器官中阿霉素的含量如前法测定。

2结果和讨论

2.1载体磁性毫微粒的制备

Dextran MNPs具有易于制备、磁响应性能好的特点。CMD MNPs与Dextran MNPs相比，粒子表面的羧甲基较羟基而言具有更好的亲水性能，而且通过羧甲基化处理，磁性毫微粒表面带有一定的负电性，有利于抑制血液组分对其的调理作用，从而减少RES系统的被动靶向作用，所以说，作为磁导向药物载体，CMD MNPs具有更好的表面性能。

由于多糖大分子存在碱降解反应，Dextran MNPs羧甲基化过程中所采用的碱浓度对所得CMD MNPs的理化性能具有明显影响(表1)。可以看出：随着反应体系中的碱浓度的增加，CMD MNPs的羧甲基化程度提高，但质量磁化率呈下降趋势，尤其当NaOH浓度超过4 mol^。L^-1时，CMD MNPs的质量磁化率显著下降，这是由于碱解作用导致粒子内部磁性微晶发生泄漏，从而使CMD MNPs磁响应性能降低。另一方面，羧甲基化反应消耗了载体粒子表面的邻羟基，所以过高的羧甲基化度也会对药物负载不利。综合考虑，选择3mol^。L^-1的NaOH为适宜反应浓度，在此条件下制备的CMD MNPs，不仅可以从本质上改善载体毫微粒表面性能，而且仍能保持其良好的磁响应性能和药物负载能力。

表1碱浓度对CMD MNPs的理化性能影响

Table 1 The influence of alkali concentration on the physico-chemical characteristics of CMD