文摘gydF4y2Ba
风险增加心血管副作用的报道与许多药物的市场,包括非甾体类抗炎药(非甾体抗炎药)。因此,它是至关重要的彻底评估biodistribution和药物的药代动力学性质。目前纳米技术结合非侵入性成像技术,如核磁共振成像(MRI),轴向计算层析成象技术(猫)和正电子发射断层扫描(PET)提供了一个更好的估计治疗分子的时空分布。光学成像使用量子点- (QD)标记的生物大分子正成为一种快速、经济、敏感,和更安全的替代theranostic用途。在目前的研究中,我们报告的nanoconjugates巯基丙酸- (MPA)封顶CdTe量子点(量子点)和塞来昔布对能carrageenan-induced老鼠的爪子水肿模型炎症。QD-Celecoxib轭合物的特征荧光,ir、NMR、和电动电位研究。gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba成像QD-Celecoxib配合显示清晰定位炎症组织中的老鼠爪子3 h,逐渐增加达到最大值,之后下降。这种减少荧光的爪子地区后,膀胱区域,暗示可能排泄QD-drug轭合物从小鼠在24 h。gydF4y2Ba
1。介绍gydF4y2Ba
非甾体抗炎药是有前途的抗炎治疗炎性疾病分子最近关注癌症治疗(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。在每年,40%以上的老年人65年非甾体抗炎药的医生的处方仅在美国gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),因为非甾体抗炎药的功效和常见的可用性治疗的疼痛与年龄有关的疾病,如关节炎和其他肌肉骨骼障碍(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。每年41000人住院和33000人死亡据报道,中老年人是由于长期使用非甾体抗炎药和他们的不良反应gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。的事实是长期使用的非甾体抗炎药与肾功能衰竭的风险增加有关,消化性溃疡、心肌梗死、中风和脑血管和CNS-related不利影响老年人(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。尽管胃肠道毒性作用的非甾体抗炎药的使用(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,gydF4y2Ba10gydF4y2Ba),万络的撤军带来了潜在的心脏风险在聚光灯下(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba),尤其是65岁及以上的成年人(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。塞来昔布、新一代非甾体抗炎药和第一个选择性cox - 2抑制剂,已被批准用于缓解症状和体征的美国成人风湿性关节炎和骨质疏松症(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。除了其镇痛、解热、抗炎活动,最近的研究表明其chemopreventive和化学特性对各种癌症(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。现在认为,选择性抑制cox - 2,下一代coxibs,甚至引起上消化道毒性(低于传统的非甾体抗炎药),心脏风险,和其他问题(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
目前非侵入性成像技术评价药物的疗效和安全性,在临床前研究中,需要使用危险的放射性标记示踪剂或者是昂贵和费时的。因此,经济的发展,敏感,和更快的替代方法测定药物分子的时空分布是必要的(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。在最近的过去,选择性荧光cox - 2抑制剂开发或者fluorine-radiolabelled代理在癌症诊断PET成像(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。接合药物荧光团可能改变药物性质,药物的选择性标记荧光团总是限制为共轭荧光体官能团有限。因此,它是不可避免的准备药物分子显像剂,每次都把荧光性质,这是昂贵和费时的(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。光学成像结合纳米技术提供了一个激动人心的机会在这个方向。量子点和纳米级荧光团共轭生物大分子在theranostic研究中得到成功应用。然而,他们使用的药代动力学和biodistribution研究还有待探索。gydF4y2Ba
随着纳米颗粒的证据强有力的分子显像剂(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba),上述限制可能是通过使用荧光半导体纳米粒子称为量子点(量子点)。量子点具有独特的光学性质,如先进的荧光寿命,可调大小,photobleach阈值增加,多重成像能力,没有匹配现有的传统染料(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。开发一种新型量子基于分子成像方法是最好的选择,以避免非特异性探针的积累,也可以提高诊断的准确性(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。量子点与传统荧光团,,被惰性荧光纳米粒子,形成一种独特的工程平台与大范围的限制分子bio-conjugation药物在不改变药物的属性(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]。量子点与广泛的选择性标记选项,不仅工作作为一个单独的示踪剂为多种生物活性分子,但也可以使用在特定的目标成像等多种功能,交付和跟踪(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]。虽然类似的努力是量子点与萘普生共轭,QD-naproxen配合未能进入细胞(gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。之后,针对小鼠肺泡巨噬细胞通过量子点doxorubicin-conjugated[也得到了证实gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。我们之前的研究也证明了跟踪的量子点5-fluorouracil-conjugated MCF-7癌细胞(gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
在目前的研究中,我们探索的可能性测试QD-Celecoxib共轭的能力是另一种放射性同位素检测炎症小鼠爪子水肿模型。它也将目标和地图gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba通过分子成像QD-Celecoxib共轭分布。我们所知,目前的研究是第一次的量子点与共价标记的非甾体抗炎药。gydF4y2Ba
2。材料和方法gydF4y2Ba
2.1。材料gydF4y2Ba
氯化镉半(五水化物),碲粉(99.99%)、硼氢化钠,3-mercaptopropionic酸(MPA)、氢氧化钠(氢氧化钠),1-ethyl-3 - [3-dimethylaminopropyl]碳化二亚胺盐酸盐(EDC)和角叉菜胶从σ,购买美国。塞来昔布是一个慷慨的礼物Aurobindo制药Pvt Ltd .)海得拉巴,印度。gydF4y2Ba
2.2。方法gydF4y2Ba
2.2.1。制备水溶性量子点MPA-Capped CdTegydF4y2Ba
量子点CdTe准备使用Cd之间的反应gydF4y2Ba2gydF4y2Ba+gydF4y2Ba和NaHTe解决方案在3-mercaptopropionic酸(MPA)作为稳定剂根据发布的程序,没有修改(gydF4y2Ba38gydF4y2Ba,gydF4y2Ba39gydF4y2Ba]。摩尔比率的第一阶段,2:1,使用硼氢化钠反应与碲在水中碲化氢钠(NaHTe)做准备。在第二阶段,刚做好的氧解NaHTe nitrogen-saturated 1.25毫米CdCl补充道gydF4y2Ba2gydF4y2Ba2.5·h2o和溶解在100毫升的水。这个解决方案,3毫米的MPA下添加搅拌,紧随其后的是调整pH值11.2,一滴一滴地添加1 M氢氧化钠。的摩尔比CdgydF4y2Ba2gydF4y2Ba+gydF4y2Ba:MPA:奉送gydF4y2Ba−gydF4y2Ba1:2.4:0.5。反应混合物被放置在一个三颈烧瓶装有隔,阀门和真空×NgydF4y2Ba2gydF4y2Ba冒泡了45分钟。在搅拌下,NaHTe通过解决方案一起缓慢的氮流20分钟。集团前身是在这个阶段,在这些条件下形成的。由此产生的混合物在110°C在露天条件下回流冷凝器连接的90分钟获得所需的CdTe纳米晶体的大小。gydF4y2Ba
2.2.2。结合量子点的塞来昔布gydF4y2Ba
QD-Celecoxib共轭反应制备的量子点MPA-capped CdTe和塞来昔布在已知的交联EDC (1-ethyl-3 - [3-dimethylaminopropyl]碳化二亚胺盐酸盐)作为基地磷酸盐缓冲剂(pH值7.5)在室温下不断搅拌2 h的摩尔比为1:1:0.5(量子点塞来昔布:EDC)。此外,QD-Celecoxib轭合物(10 nM, 100海里,1gydF4y2BaμgydF4y2Ba10 M,gydF4y2BaμgydF4y2Ba米塞来昔布)也准备而不改变QD和EDC浓度。方案1(参见补充材料gydF4y2Ba在这里gydF4y2Ba之间的bio-conjugation NH)显示提出的假设gydF4y2Ba2gydF4y2Ba塞来昔布组与羧基团体的MPA CdTe通过EDC (gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,gydF4y2Ba40gydF4y2Ba]。进一步的研究,准备配合,100gydF4y2BaμgydF4y2Ba米塞来昔布的共轭(50gydF4y2BaμgydF4y2Bag / ml相当于QD重量),直到它被指定使用。在接合过程中,QD-Celecoxib轭合物与PBS洗两次除去未反应的分子(pH值7.4)通过离心法1500gydF4y2BaggydF4y2Ba为进一步使用20分钟。gydF4y2Ba
2.2.3。荧光光谱gydF4y2Ba
量子点发射测量记录和不同浓度的QD-Celecoxib轭合物(gydF4y2BaλgydF4y2Ba前女友gydF4y2Ba= 400海里,gydF4y2BaλgydF4y2Ba新兴市场gydF4y2Ba=gydF4y2Ba529海里)在室温下Fluorolog-3 (HORIBA Jobin Yvon, fl3 - 221)。gydF4y2Ba
2.2.4。傅立叶变换红外光谱gydF4y2Ba
红外光谱被记录在量子点MPA-capped JASCO红外模型5300 (50gydF4y2BaμgydF4y2Bag / ml)和QD-Celecoxib (50gydF4y2BaμgydF4y2Bag / ml相当于QD重量)配合在PBS pH值7.4。gydF4y2Ba
2.2.5。固态核磁共振gydF4y2Ba
13gydF4y2BaC固态核磁共振(100 MHz)量子点MPA-capped光谱(50gydF4y2BaμgydF4y2Bag / ml)和QD-Celecoxib轭合物(50gydF4y2BaμgydF4y2Bag / ml)和塞来昔布被记录在力量皇冠400光谱仪。量子点和QD-Celecoxib轭合物沉淀用乙醇,干一夜之间在50°C,和用于核磁共振研究。gydF4y2Ba
2.2.6款。大小和电动电位的研究gydF4y2Ba
量子点的大小分布和电动电势和塞来昔布配合测量用莫尔文Zetasizer v6.20在PBS pH值7.4。gydF4y2Ba
2.2.7。Biodistribution研究QD-Celecoxib共轭gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba
(1)老鼠爪子水肿模型gydF4y2Ba。Biodistribution和gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba本地化研究QD-drug轭合物在瑞士进行了白化小鼠体重25 - 30 g。所有的动物研究机构伦理委员会已批准的协议。为动物提供食物和水在整个实验。水肿是由皮下注射角叉菜胶诱导的小鼠(0.1毫升的1% w / v解决方案在正常生理盐水)后左爪的subplantar地区(gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]。Edema-induced动物随机分为3组,每一个包含三个老鼠。gydF4y2Ba我:gydF4y2Ba这群动物收到PBS和作为对照组。gydF4y2Ba组2:gydF4y2Ba量子点这群动物收到MPA-capped CdTe剂量为2.5毫克/公斤体重。gydF4y2Ba第三组:gydF4y2Ba这群动物收到(100gydF4y2BaμgydF4y2Ba米)QD-Celecoxib配合2.5毫克的剂量(相当于QD重量)/公斤体重。gydF4y2Ba
适当的治疗后,动物被观察下的荧光gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba成像在不同时间段(0、6、12和24小时)。配方都是由静脉途径通过尾静脉注射PBS的pH值7.4 [gydF4y2Ba42gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
(2)体内荧光成像gydF4y2Ba。所有小鼠麻醉的IP注入80毫克/公斤体重的克他命(Ketajet Sterfil实验室分公司、印度)。不同组的小鼠成像对量子点的分布只或塞来昔布QD配合使用PhotonIMAGER (Biospace、法国)。gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba荧光成像技术被视为解释Swarnakar et al。gydF4y2Ba43gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
3所示。结果gydF4y2Ba
3.1。表征QD-Drug轭合物gydF4y2Ba
量子点合成CdTe MPA的质量评估通过测量纳米颗粒的平均直径和电动电势。平均直径和电动电势以纳米粒子的动态光散射,利用Zetasizer,被发现~ 8海里和−20.4 mV,分别(参见补充材料)。量子点的荧光特征合成荧光发射光谱(图被证实gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba)。因此量子点特征被用于标记塞来昔布,抗炎药物。塞来昔布的结合量子点作为描述的方法,以及结合被红外光谱和核磁共振谱证实。的形成QD-Celecoxib配合红外光谱证实了。从1640厘米峰值的重大转变gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba1540厘米(C = O)gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba已经观察到的傅立叶变换红外光谱,表明羧基之间的酰胺键的形成量子点群MPA和nhgydF4y2Ba2gydF4y2Ba塞来昔布组(图gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba,前面板)gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]。这进一步证实了额外峰对应于额外的碳原子gydF4y2Ba13gydF4y2BaC固态核磁共振光谱的轭合物而不是量子点非结合的(图中观察到gydF4y2Ba1 (c)gydF4y2Ba)。此外,形成配合也表明−28.5 mV的电动电势,这是量子点明显不同于非结合的(参见补充材料)。观察到的变化值ζ电位的量子点MPA-capped和QD-Celecoxib配合量子点也证明和塞来昔布bio-conjugation [gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。然而,没有观察到在两个样本聚合,这表明良好的分散稳定性在PBS pH值7.4。塞来昔布的影响结合量子点的荧光性能进行评估的荧光发射光谱QD-Celecoxib轭合物合成了孵化不同浓度量子点的塞来昔布。虽然我们现在还没有观察到任何重大改变激发/发射波长的光谱,荧光强度峰值有明显降低与塞来昔布的浓度的增加(图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba)。观察到的减少可能是由于羧基组被塞来昔布的分子的数量。gydF4y2Ba
(一)gydF4y2Ba
(b)gydF4y2Ba
(c)gydF4y2Ba
3.2。评估和Biodistribution QD-Celecoxib共轭gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba:老鼠爪子水肿模型gydF4y2Ba
为了评估效率的量子点drug-conjugated,作为潜在的替代放射性药物示踪剂,在药代动力学研究中,我们介绍,静脉注射,非结合的量子点/ Celecoxib-conjugated与左后小鼠爪子水肿。PBS的老鼠接受静脉注射保持控制。gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba量子点成像的老鼠与发炎爪子注射非结合的显示荧光(图的均匀分布gydF4y2Ba2(一个)gydF4y2Ba)在老鼠的身体没有明显的本地化发炎爪子或身体的其他部分。老鼠集团收到QD-Celecoxib配合显示重要的本地化QD-Celecoxib轭合物在爪子水肿组织(图gydF4y2Ba2 (b)gydF4y2Ba)。这展示了清晰的目标QD-Celecoxib配合小鼠的炎症组织。然而,荧光强度大大降低的小鼠除了发炎爪子增加暴露的持续时间,6小时,12小时和24小时。另一方面,花期是下腹部地区增加,膀胱附近,建议清除QD-Celecoxib轭合物从老鼠身上,如图gydF4y2Ba2 (c)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
(一)gydF4y2Ba
(b)gydF4y2Ba
(c)gydF4y2Ba
4所示。讨论gydF4y2Ba
在活的有机体内gydF4y2Ba成像药物形成了一个强大的方法来监测药物分子的代谢和排泄。监控活细胞中单分子的行为是一种强大的方法来研究细胞过程的细节(gydF4y2Ba35gydF4y2Ba,gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]。放射性同位素示踪剂已被广泛应用于现代药理药代动力学和药效学研究在实验动物模型。虽然学习biodistribution和放射性同位素是唯一合适的选择药物动力学的药物在单分子水平上,与这些示踪剂有几个缺点,总体的发展更敏感的多路复用成像示踪剂,光漂白高阈值和定量测定生物医学研究应用。在连接,量子点- (QD)在药物配合应用程序生成诊断和治疗(gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。在这里,我们报告一个QD-based分子成像方法的药物分子追踪和biodistributional研究老鼠。研究被评估QD-anti-inflammatory药物的选择性配合在小鼠爪子水肿模型。gydF4y2Ba
选择性cox - 2抑制剂塞来昔布,被广泛用于炎症性疾病,因为它较低的胃肠道副作用比传统的非甾体抗炎药,尽管其已知的心脏副作用(gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。我们已经成功地开发了一种方法,结合量子点的塞来昔布和表征。正如所料,QD-Celecoxib配合主要是局部的老鼠的爪子水肿。这表明塞来昔布保留其药物产权导致量子点的定位在炎症组织,cox - 2在哪里过表达。然而,没有这样的定位是观察到的非结合的量子点MPA-capped如24小时所示gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba的形象。从这些研究中,很明显,QD-Celecoxib配合能够跟踪炎性组织在分子成像小鼠如图所示。除了QD-Celecoxib定位轭合物在组织发炎,荧光也观察到小鼠的心脏和大脑组织附近接受QD-Celecoxib共轭。这也许可以解释报告的塞来昔布和其他心脏副作用coxibs [gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba,gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。大量的研究表明大脑的组成型表达cox - 2 (gydF4y2Ba48gydF4y2Ba,gydF4y2Ba49gydF4y2Ba),这或许可以解释观察到的定位QD-Celecoxib脑组织的轭合物也。量子点,非常小的大小(2 - 10海里),能够穿越血脑屏障(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。量子点的快速清除超过24小时的身体,这让他们更少的有毒放射性同位素,和他们的肾排泄的量子点解释蔡等人在老鼠gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]。现有的报告说,非甾体抗炎药的不良反应老年人的年龄相关的损失是由于器官储备,高并发症、复方用药,改变了药物动力学(gydF4y2Ba52gydF4y2Ba),我们相信这样的平台可以增加的机会了解跟踪,biodistribution,和药物达到目标在小动物研究实验室药物筛选。gydF4y2Ba
5。结论gydF4y2Ba
本研究提出了数据结合的量子点CdTe塞来昔布,选择性cox - 2抑制剂及其成功应用能与全身分布研究的爪子水肿模型小鼠的炎症……有趣的是这种方法显示了塞来昔布的目标或许可以解释其报道的副作用。在目前使用的方法研究塞来昔布可用于其他药物候选人在动物模型中找到他们的目标和不属预定目标的交互。这种方法是独特的,因为它不仅能帮助药物分布研究以及地图可能的目标。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
r . Sathyavathi欣然承认DST女性科学家项目(SR / WOS-A / PS-06/2009)的金融支持。作者感谢海德拉巴大学化学学院工作人员在红外光谱和核磁共振研究的帮助。苏雷什·k Kalangi承认CREBB印度生物技术部的财政支持。金融支持DST(引用。红外/ S5 / IU-01/2006)教授Reddanna法路。d·斯瓦米Rao教授承认金融支持DAE通过拉贾Ramanna奖学金。有价值的讨论和输入从Naveen Kumar博士Bhatraju高度认可。gydF4y2Ba
补充材料gydF4y2Ba
方案1:塞来昔布与量子点MPA-capped CdTe接合。量子点MPA-capped CdTe(1毫克/毫升在PBS pH值7.4)大小分布Zetasizer显示一个主峰~ 8纳米高强度和粒子还一个小池显示超过100海里。电动电位研究非结合的量子点和Celecoxib-conjugated显示−20.4 mV QD-Celecoxib轭合物和量子点MPA-capped−28.5 mV。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba补充材料gydF4y2Ba)gydF4y2Ba