Advanced Materials: 靶向感染性微环境的生物响应纳米颗粒用于脓毒症治疗

脓毒症是指由感染引起的全身炎症反应综合征,发生率高,全球每年有近2000万严重脓毒症病例,每天约14,000人死于其并发症,已经超过心肌梗死等疾病成为重症监护病房内非心脏病人死亡的主要原因,严重威胁人类健康。现今,临床上主要通过抗生素配合其他药物(例如,消炎药)控制与治疗脓毒症及其并发症。但是,小分子药物在生物体内存在清除速率过快,利用度低,毒副作用高等不足,从而导致其治疗效果并不理想。近年来,随着材料科技与纳米技术的不断发展,基于功能材料的抗菌消炎纳米药物见诸报端,但是如何真正靶向感染部位,有效治疗并控制脓毒症仍未解决。因此,开发一种能有效治疗并控制脓毒症的纳米药物具有重大的临床意义和经济价值。

美国华盛顿州立大学王振家教授课题组的张灿阳提出通过生物响应的纳米颗粒来靶向感染性微环境(IMEs),开发了一种功能型刺激-响应纳米材料,同时靶向递送抗生素与消炎药,有效清除入侵病原细菌,缓解宿主炎症反应,实现脓毒症的有效控制与治疗。相关结果发表在Advanced MaterialsDOI: doi.org/10.1002/adma.201803618)上。

脓毒症的根本发病机制虽然尚未明了,但是其两个主要因素:入侵性病原与宿主过激免疫反应。例如,当细菌入侵后,人体的免疫系统会被激活,免疫细胞(例如,中性粒白细胞)会自动识别入侵细菌,释放多种炎症因子(例如,TNF-α)刺激感染部位血管内皮细胞高表达相关黏附因子,使感染部位免疫细胞富集,从而清除入侵细菌。但是,过度炎症反应恰恰会导致脓毒症的产生,破坏人体器官正常功能,从而导致人体机能损失,甚至死亡。该研究团队基于脓毒症的特点,设计开发了一种生物响应的纳米颗粒用于药物的靶向递送,实现了脓毒症的有效控制与治疗。作者利用迈克尔逐步加成法合成了pH/酶-敏感的两亲性聚合物,其能自组装形成纳米胶束,并有效负载抗生素与消炎药,随后作者通过biotin-avidin的特异性作用,在载药纳米胶束表面修饰靶向抗体,从而制备了具有靶向作用的新型纳米药物,并对其理化性质进行了详细的评价,作者同时在体内与体外两个层次证明了该纳米药物的特异性靶向作用,随后,该课题组利用多个动物模型对其药物靶向递送以及基于IMEs的药物控制释放机理进行了详细研究,在细菌引起的脓毒症老鼠模型中,所开发的纳米药物能有效清除入侵细菌、缓解老鼠炎症反应,从而提高了其成活率。实验结果证明,所开发的新型纳米药物能有效控制并治疗脓毒症,而且这一研究为阐明纳米医学用于传染性疾病治疗的机理提供了新见解,为基于疾病特点开发新型功能纳米材料提供了新思路。

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