Mechanistic understanding of in vivo protein corona formation on polymeric nanoparticles and impact on pharmacokinetics.
Mechanistic understanding of in vivo protein corona formation on polymeric nanoparticles and impact on pharmacokinetics.
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DOI：
10.1038/s41467-017-00600-w
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发表时间：
2017-10-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Farokhzad OC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bertrand N;Grenier P;Mahmoudi M;Lima EM;Appel EA;Dormont F;Lim JM;Karnik R;Langer R;Farokhzad OC
纳米材料与血浆的体外孵育提供了关于生物相互作用的见解，但不能完全解释纳米材料的体内命运。在这里，我们使用聚合物纳米粒子库来展示物理化学特性如何影响血液循环和早期分布。对于具有不同直径的颗粒，表面亲水性似乎介导早期清除。密度高于每100 nm 2约20个聚（乙二醇）链（MW 5 kDa）的临界值延长循环时间，无论大小。在基因敲除小鼠中，确定了具有低和高空间位阻保护的纳米颗粒的清除机制。在缺乏C3蛋白的动物中进行的研究表明，补体激活不能解释纳米颗粒清除率的差异。在具有低聚（乙二醇）覆盖率的纳米颗粒中，载脂蛋白的吸附可以延长循环时间。同时，低密度脂蛋白受体在纳米颗粒的清除中起着主要作用，与聚（乙二醇）密度无关。这些结果进一步加深了我们对纳米药理学的理解。了解纳米颗粒和生物分子之间的相互作用对于改善当前的药物递送系统至关重要。在这里，作者阐明了纳米颗粒库的表面和其他理化性质对其体内药代动力学的重要作用。
In vitro incubation of nanomaterials with plasma offer insights on biological interactions, but cannot fully explain the in vivo fate of nanomaterials. Here, we use a library of polymer nanoparticles to show how physicochemical characteristics influence blood circulation and early distribution. For particles with different diameters, surface hydrophilicity appears to mediate early clearance. Densities above a critical value of approximately 20 poly(ethylene glycol) chains (MW 5 kDa) per 100 nm2 prolong circulation times, irrespective of size. In knockout mice, clearance mechanisms are identified for nanoparticles with low and high steric protection. Studies in animals deficient in the C3 protein showed that complement activation could not explain differences in the clearance of nanoparticles. In nanoparticles with low poly(ethylene glycol) coverage, adsorption of apolipoproteins can prolong circulation times. In parallel, the low-density-lipoprotein receptor plays a predominant role in the clearance of nanoparticles, irrespective of poly(ethylene glycol) density. These results further our understanding of nanopharmacology. Understanding the interaction between nanoparticles and biomolecules is crucial for improving current drug-delivery systems. Here, the authors shed light on the essential role of the surface and other physicochemical properties of a library of nanoparticles on their in vivo pharmacokinetics.
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