Bioactive Materials|离子通道/Stat6 驱动的组织驻地巨噬细胞通过酰胺功能化纳米纤维素进行的纳米免疫编程

纳米纤维素长期以来被研究为组织工程中的生物活性材料;然而，其表面化学介导的免疫重编程机制仍不明确。本文报告一项对纯净纤维素纳米晶体（CNCs）和酰胺功能化 CNC（a-CNCs）的全面多组学研究，旨在阐明它们在体内的“纳米免疫”相互作用及其对组织驻留巨噬细胞的影响。通过整合的 scRNA-Seq、整体 RNA-Seq、药理抑制和组织学分析，我们发现 a-CNC 表现出卓越的生物相容性，在 14 天亚急性窗口内，主要器官的巨噬细胞未表现出促炎激活。特别是，a-CNCs 暴露与增强的电压门控离子通道（KCa3.1 和 Scn1b）和 Stat6 信号传导相关，同时抑制 Nfkb 驱动的促炎信号。这表明离子通道活化与 M2 巨噬细胞极化密切相关。此外，28 天的脾细胞谱分析显示 CD4+/CD8+ T 细胞未明显增加，表明暴露于 a-CNC 后存在非适应性免疫反应。同时，伪时间定位进一步表明，a-CNC 暴露能保留器官生态位的自然巨噬细胞发育轨迹，而纯净的 CNC 则会在脾脏中诱发轻微的 M1 偏移。体外验证证实，a-CNC 在巨噬细胞中本质上驱动促愈合的表型，强调宏观免疫行为可以通过 CNC 的纳米级表面化学反应被转录触发。

该研究以题为“Ion channel/Stat6-driven nano-immune programming of tissue-resident macrophages by amide-functionalized nanocellulose”发表在
Bioactive Materials上。

图1

(a) 文献中曾报道的纤维素纳米晶体（CNCs）的代表性表面化学特性。本研究引入了一种酰胺功能化的CNC，其通过富含胺基的碳点（N-CDs）共价偶联生成，从而产生富含胺官能团的表面。
(b) 体内实验流程示意图。
(c) 本研究报告的原始CNC与酰胺功能化CNC在免疫调节行为上的比较。

最近一项研究很有意思，科学家给纤维素纳米晶体（CNC）表面接上了酰胺基团，得到了a-CNC。这种改造让原本“免疫中性”的材料变得“会说话”——它能主动引导巨噬细胞往促愈合的M2型方向极化。小鼠实验发现，a-CNC静脉注射后主要富集在肝脾，但没引起急性炎症或器官损伤。更关键的是，单细胞测序显示，a-CNC处理14天后，心脏、肺、肾等器官里的组织驻留巨噬细胞依然保持着正常的发育轨迹，没有出现异常的M1型极化。反倒是原始CNC在脾脏里轻微诱发了M1倾向。体外机制研究进一步揭示，a-CNC能激活巨噬细胞上的电压门控离子通道（KCa3.1和Scn1b）和Stat6信号，同时抑制NF-kB通路。用离子通道阻断剂后，这种促愈合效应就消失了。总的来说，酰胺修饰把CNC变成了一种免疫兼容、甚至主动引导组织修复的纳米材料，未来在再生医学里很有潜力。

参考文献：