一种基于PLGA纳米颗粒的产气荚膜梭菌ε毒素可溶性微针疫苗

作     者：万伟 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：童贻刚

授予年度：2023年

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100102[医学-免疫学] 10[医学] 

主      题：产气荚膜梭菌ε毒素 PLGA纳米颗粒 疫苗佐剂 可溶性微针 

摘      要：产气荚膜梭菌ε毒素(Clostridium perfringens epsilon toxin,ETX)毒性仅次于肉毒毒素和破伤风毒素,会引起哺乳动物的肠毒血症,坏死性肠炎和神经系统疾病等。其中毒后仅凭药物治疗很难达到效果,接种疫苗是预防此类疾病的重要方法。本研究旨在开发一种基于PLGA纳米颗粒疫苗佐剂的新型微针贴片用于递送r ETX–C疫苗以增强免疫反应。具体研究内容如下:(1)PLGA纳米颗粒的制备。选择FDA批准的安全性高的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)成功制备纳米颗粒(Nanoparticle,NP),通过引入双十八烷基二甲基溴化铵(Dimethyldioctadecylammonium bromide,DDAB)使PLGA NPs表面呈正电性以吸附抗原。对其形貌、粒径大小、ZETA电位、细胞毒性以及DDAB的加入量进行考察。结果显示,成功制备出表面光滑、粒径为100∽200nm、分散性良好、表面呈正电且安全性良好的PLGA NPs,可温和高效吸附减毒突变体蛋白r ETX-C。(2)PLGA-DDAB可溶性微针疫苗的制备。选择鱼明胶与蔗糖作为微针基质制备可溶性微针疫苗。对其形貌、力学性能、小鼠皮肤刺入性以及体内释放时间进行考察。结果显示,PLGA-DDAB可溶性微针疫苗贴片针尖完整、机械性能良好,PLGA NPs携载抗原集中于针尖以实现准确定量递送。光学断层相干扫描技术(Optical coherencetomography,OCT)结果表明PLGA-DDAB可溶性微针在拇指按压力下可以顺利刺入猪皮,并在10∽15 min内可以完全溶解在皮肤内。小鼠体内释放时间研究显示PLGA能够在注射部位形成短期的抗原储库,具有一定的缓释作用。(3)PLGA-DDAB可溶性微针疫苗的免疫原性及保护效果评价。PLGA NPs可提高细胞免疫与体液免疫双应答,三免后特异性Ig G抗体滴度达到10,提高了Ig G2a/Ig G1的比例,并有效激活T细胞与IL-2、IL-4、IL-6及γ-干扰素等细胞因子的表达。微针能够增强免疫应答并产生更多的中和抗体,体内中和实验表明微针免疫相较于皮下免疫具有更好的保护效果,体外中和实验表明微针免疫对小鼠与MDCK细胞产生的保护效果明显优于皮下免疫组。此外,两种不同免疫方式与PLGA NPs联合使用时均能产生100%的保护效果。综上,我们基于PLGA NPs制备的可溶性微针疫苗贴片既具有接种快速简便、无痛、热稳定性好等微针疫苗贴片的优势,又具有PLGA NPs增强免疫效果的特点,且制备方法简单、安全有效、便于后续的批量生产。它为预防ETX中毒,降低ETX中毒引起的畜牧业损失,以及防范ETX作为生物恐怖剂带来的生物安全威胁提供了有效手段,并有望成为一种新的疫苗递送系统拓展到其他疫苗或药物。