蘇州納米所張智軍研究員等ACS Nano:活性氧響應的Janus納米粒子用于肺纖維化治療中的藥物遞送及干細胞長時程CT示蹤研究
特發(fā)性肺纖維化(IPF)是一種常見的慢性進行性肺間質疾病,致死率高,目前臨床上缺乏有效的治療手段。最近研究表明,通過間充質干細胞(MSCs)的體內移植可以有效改善IPF的治療效果。然而IPF肺部炎癥、纖維化及高濃度活性氧(ROS)等惡劣的微環(huán)境造成移植MSCs存活率低、功能差,且MSCs治療IPF的作用機理尚不清楚,這些都極大地限制了其臨床應用。
針對上述問題,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張智軍研究員等研制了一系列功能化納米材料用于干細胞CT成像示蹤及藥物遞送,改善干細胞對IPF的治療效果(Chem. Eng. J. 2023, 459, 141603; Biomaterials, 2022, 288, 121731; Nanomed: NBM, 2022, 41,102517)。在此基礎上,最近研究人員設計、構建了一種多孔二氧化硅包覆的核殼型Janus(“兩面神”)金基納米粒子,其表面一半修飾疏水性磷脂,另一半修飾親水性活性氧(ROS)響應型聚乙二醇(PEG)。這種不對稱修飾的Janus納米粒子能夠粘附在細胞膜表面,而不被內吞入胞內,同時可以有效負載肺纖維化治療藥物吡非尼酮(PFD)。這種載藥的Janus納米粒子標記在干細胞表面,當其移植到IPF小鼠肺部后,藥物在疾病部位ROS刺激下緩慢釋放。當藥物釋放后,該納米粒子能夠快速被細胞內吞,從而實現(xiàn)對移植干細胞的長時程CT活體示蹤(圖 1)。
Janus-PFD納米粒子標記的MSCs移植到IPF小鼠肺部后,研究人員利用CT成像技術實現(xiàn)了對體內移植干細胞的位置、分布、遷移等行為長達60天的實時可視化追蹤(圖2)。組織病理切片結果進一步發(fā)現(xiàn),負載PFD藥物的納米粒子標記的干細胞對IPF的治療效果明顯優(yōu)于干細胞單獨治療組,揭示了IPF治療過程中藥物與干細胞的協(xié)同作用(圖3)。
綜上,研究人員設計、構建了一種新型Janus納米粒子,同時實現(xiàn)了移植干細胞的長時程CT成像示蹤、ROS響應的藥物釋放以及干細胞和藥物協(xié)同增強的IPF治療。相關成果近期以ROS-Responsive Janus Au/Mesoporous Silica Core/Shell
圖1.Janus-PFD納米粒子的合成及其用于移植干細胞CT成像示蹤結合活性氧響應性藥物釋放協(xié)同治療IPF示意圖
圖2.(A)移植后不同時間Janus-PFD標記MSCs的體內micro-CT圖像,軸向切面(第1行)和相應的冠狀切面(第2行),(B)移植MSCs在不同時間的三維重建圖,(C)移植后28 d標記MSCs的三維重建圖(黃色為肺部,紅色為移植的MSCs),(D)移植MSCs在不同時間點的CT信號體積和(E)CT平均值
圖3.移植后28 d各組(Control、BLM誘導IPF模型組、Janus標記干細胞治療組、Janus-PFD標記干細胞治療組)小鼠肺組織的(A)H&E和(B)Masson染色及其梯度圖,各組小鼠(C)肺組織間質和(D)膠原面積比例定量
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