创新之举：昆虫源菠菜食品废料制备磁性纳米粒子用于癌症组织基因靶向治疗

在癌症治疗领域，磁性纳米粒子（MNPs）合成面临诸多难题，且现有基因治疗载体存在不足。研究人员利用以菠菜喂养的黄粉虫（Tenebrio molitor）食品废料制备 Fe3O4纳米粒子（NPs）用于基因靶向研究。结果显示，该 NPs 毒性低、基因传递效率高。这为癌症治疗提供了新策略。

　　在癌症治疗的征程中，磁性纳米粒子（MNPs）凭借其独特的物理化学性质，在药物递送系统（DDS）和基因治疗系统（GTS）等领域备受瞩目。然而，传统的化学合成技术却因重金属污染等问题，严重限制了 MNPs 的发展。与此同时，现有基因治疗载体，如阳离子聚合物聚乙烯亚胺（PEI），虽有一定的基因传递能力，但因其较高的毒性，在临床应用中举步维艰。此外，如何精准地将治疗基因传递到癌症组织，同时减少对正常细胞的损伤，也是亟待攻克的难题。为了突破这些困境，来自伊朗莫哈格赫?阿尔达比勒大学（University of Mohaghegh Ardabili）、芬兰坦佩雷大学（Tampere University）、美国俄勒冈州立大学（Oregon State University）等多个研究机构的研究人员，携手踏上了探索之旅。
他们另辟蹊径，将目光投向了昆虫 —— 黄粉虫（Tenebrio molitor）。黄粉虫虽会对粮食造成损害，但其废弃物却蕴含着巨大的潜力。研究人员以菠菜喂养黄粉虫，利用其富含铁的食品废料，成功制备出了 Fe₃O₄纳米粒子（NPs）。随后，他们对这些 NPs 进行了一系列的修饰，在其表面涂上含有超支化精胺 - 聚乙二醇 - 叶酸（FHSPF）和精胺 - 聚乙二醇 - 叶酸（FSMPF）的涂层，并负载了小干扰 RNA（siRNA）或 DNA。
在这场科研探索中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过动态光散射（DLS）、氢核磁共振光谱（¹H-NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等多种手段对 NPs 的形态、结构进行了全面表征。其次，采用 MTT 法评估 NPs 的细胞毒性，利用荧光显微镜和流式细胞术检测基因传递能力。此外，还通过体内转染实验和体内毒性分析，探究 NPs 在动物模型中的治疗效果和安全性。
在制备和表征 NPs 的过程中，研究人员发现，从黄粉虫食品废料中提取的 Fe₃O₄纳米粒子呈球形，表面光滑，粒径在 10 - 20 纳米之间。¹H-NMR 分析清晰地揭示了共聚物的结构，FTIR 光谱则成功证实了各成分的结合。在对 NPs 进行修饰后，其饱和磁化强度有所下降，不过这并未影响其在后续实验中的性能表现。
体外诊断分析的结果令人惊喜。在细胞毒性实验中，FSMPF1 和 FHSPF2 MNPs 展现出了良好的生物相容性，与 MCF - 7 细胞的兼容性明显优于 FSM3 和 FHS2。在保护 DNA 免受酶消化的实验里，浓度较高的 NPs 表现更为出色，FSMPF1 或 FHSPF2 NPs 能够高效地防止 DNA 被 DNase I 降解。同时，研究还发现，在生理环境下，FSM3/DNA、FHS2/DNA、FSMPF1/DNA 和 FHSPF2/DNA MNPs 能够显著保护 DNA，防止其过早释放。而在转染 MCF - 7 细胞的实验中，FSMPF1/DNA 和 FHSPF2/DNA MNPs 的基因传递效率极高，能够成功地将 DNA 传递到细胞内，并有效保护 DNA 不被降解。
体内诊断分析同样收获颇丰。在体内毒性分析实验中，FSMPF1/siRNA - FAM 和 FHSPF2/siRNA - FAM 组的小鼠存活率较高，体重变化也较为稳定，这表明这两种 NPs 的毒性较低。在体内转染实验中，研究人员发现，FHSPF2/siRNA - FAM NPs 能够高效地将 siRNA - FAM 传递到肿瘤组织，而且外部磁场的应用还能进一步增强这种传递效果。这一发现为癌症的治疗提供了新的思路和方法。
研究结论和讨论部分意义重大。此次研究成功构建了一种多功能的 MNPs 系统，该系统集阳离子性、磁性、生物可降解性和双亲和性于一身，为基因传递带来了新的希望。研究表明，同时使用 Fe₃O₄、PEG、超支化精胺、精胺和叶酸共聚物，不仅能够降低 NPs 的毒性，还能有效改善 DNA 的释放性能，保护 DNA 免受酶消化的破坏。与 PEI/DNA 复合物相比，FSMPF1/DNA 和 FHSPF2/DNA MNPs 在含血清培养基中表现出了更强的基因转移能力。这一研究成果为癌症治疗开辟了新的方向，有望推动临床癌症治疗技术的重大变革，为众多癌症患者带来新的曙光。