Advanced Materials: 巨噬细胞细胞膜包裹磁性纳米粒子用于骨髓炎治疗

巨噬细胞是一类免疫细胞,它的细胞膜表面有很多蛋白,例如:TNF-α的受体,TRL2的受体,TRL4的受体等。这些组分赋予了巨噬细胞靶向细菌和中和炎症因子的能力。巨噬细胞的这些独特特性启发研究者采用仿生的理念研发人工巨噬细胞来实现针对病灶区域的原位治疗手段。另一方面,骨髓炎是一种深层细菌感染问题,传统的治疗手段主要是抗生素治疗,往往需要全身给药,长期的药物治疗容易诱导细菌产生耐药性,并且研发新的抗生素费时费力。微波由于其优异的穿透能力,在治疗深层感染方面有较大的应用潜力。

有鉴于此,天津大学吴水林教授,李朝阳教授,广东省人民医院张余主任和北京大学郑玉峰教授合作构建了一种基于纳米技术的抗菌免疫成骨策略,用于治疗金黄色葡萄球菌引起的骨髓炎。

作者们利用伪装成巨噬细胞的微波响应的纳米颗粒,首先是利用细胞膜逃过免疫细胞的清除,再利用其表面的蛋白特异性的富集在感染区域。然后再利用磁性纳米粒子,在微波下产生热和活性氧原位杀死病原菌。于此同时,利用微波的电磁特性,减少巨噬细胞向M1型巨噬细胞分化,协同巨噬细胞膜减弱炎症的特性,通过免疫调节的方式促进成骨。

实验探究了微波响应的纳米粒子Fe3O4/Au NPs在微波下产生活性氧的机理。四氧化三铁纳米粒子和金纳米粒子在微波的作用下,界面处产生较大的电场。与此同时,界面处吸附氧气的能力大于单纯的四氧化三铁纳米粒子。在钠离子的作用下,电离产生电子与氧气结合从而产生活性氧。

论文信息:

An Engineered Pseudo-Macrophage for Rapid Treatment of Bacteria-Infected Osteomyelitis via Microwave-Excited Anti-Infection and Immunoregulation

Jieni Fu, Yuan Li, Yu Zhang*, Yanqin Liang, Yufeng Zheng*, Zhaoyang Li*, Shengli Zhu, Changyi Li, Zhenduo Cui, Shuilin Wu*

Advanced Materials

DOI: 10.1002/adma.202102926

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102926