多羟基钆金属富勒烯纳米材料的药代动力学及其生物安全性研究

Gadofullerenes present a vast potential for application in the field of biomedicine owing to their unique molecular structure and physiochemical properties. In order to understand the absorption, distribution, metabolism and excretion of gadofullerenes in vivo, to further explore their biological effects and mechanisms, and to analyze the pathological differences of tissues and organs after their uptake, studies on pharmacokinetics and biosafety of gadofullerenes have been gradually developed. However, the current pharmacokinetic investigations of gadofullerenes always focus on the blood concentration and tissue distribution after intravenous or intraperitoneal injection, instead of systematic quantitative descriptions. Moreover, there are rarely spotlights involving their oral pharmacokinetics and biosafety evaluations. Therefore, in this project, we first synthesize the water soluble hydroxylated gadofullerene nanoparticles, and then, their intestinal absorptive behavior and efflux mechanisms are explored, their dynamic characteristics in vivo are quantitively described and systematically expounded, and their biological safeties are assessed. These studies not only provide basis for the reasonable medication of gadofullerenes and deep understanding of their pharmacological action, but also lay the foundation for broadening the biomedical application and promoting the clinical development of gadofullerenes.

钆金属富勒烯由于其特殊的分子结构和理化性质，在生物医药领域展示出了极大的应用前景。为了了解钆金属富勒烯在生物体内的变化规律，深入探讨其生物学效应和机制，分析其对生物体组织器官结构和功能的影响，钆金属富勒烯的药代动力学研究和生物安全性评价逐渐发展起来。然而，钆金属富勒烯的药代动力学往往停留在其静脉或腹腔注射后的血药浓度及其组织分布研究上，并未进行系统的药代动力学定量描述。并且钆金属富勒烯的口服药代动力学和生物安全性也鲜有探究。因此，本项目拟通过设计合成水溶性的多羟基钆金属富勒烯纳米材料，研究其在小肠部位的吸收规律及转运机制，探讨小肠外排蛋白对其吸收的影响，定量描述其在生物体内的动态变化规律，明确其静脉/口服药代动力学特征，分析其在细胞和活体水平的生物安全性，为确保钆金属富勒烯的合理用药，深入理解钆金属富勒烯的药理作用机制，拓展钆金属富勒烯的新应用，推动富勒烯发展为新型临床药物奠定基础。

钆金属富勒烯由于其特殊的分子结构和理化性质，在生物医药领域展示出了巨大的应用前景。为了了解钆金属富勒烯在生物体内的变化规律，深入探讨其生物学效应和机制，分析其对生物体组织器官结构和功能的影响，钆金属富勒烯的药代动力学研究和生物安全性评价逐渐发展起来。然而，钆金属富勒烯的药代动力学研究往往停留在其静脉或腹腔注射后的血药浓度及其组织分布上，未进行系统的药代动力学定量描述。并且钆金属富勒烯的口服药代动力学和生物安全性也鲜有探究。因此，本项目设计合成了水溶性的多羟基钆金属富勒烯纳米材料，并对其结构和性质进行了表征；研究了尾静脉注射、腹腔注射和口服钆金属富勒烯的药代动力学规律；评估了钆金属富勒烯在细胞和活体水平的生物安全性。研究结果显示，富勒烯纳米材料不能穿过Caco-2单层细胞，难以在肠道吸收和转运；尾静脉注射钆金属富勒烯纳米材料的血液半衰期约为5 h，快速分布于网状内皮系统丰富的肝脏组织中；腹腔注射钆金属富勒烯纳米材料主要分布于胰腺、肝脏和脾脏中，主要通过尿液排出体外；口服富勒烯纳米材料在血液和主要脏器中分布极低，几乎不被机体吸收，生物利用度极低，大都通过粪便排出体外；钆金属富勒烯不仅对细胞无毒副作用，反而增加细胞活力；钆金属富勒烯对于动物的肝肾功能以及主要脏器心、肝、脾、肺、肾无明显的损伤。本项目的实施有助于明确富勒烯在作用部位的动态变化，从而确定给药的剂量和时间间隔；有助于阐明富勒烯的生物效应和机制；有助于评价富勒烯的生物安全性，对于富勒烯生物药剂学、富勒烯药物治疗学、富勒烯的药理研究、富勒烯的毒理评估都具有极其重要的意义和作用，并为推动富勒烯纳米药物的临床转化奠定基础。