Nature Communications | 表面疏水性和刚性决定了口服纳米颗粒治疗结肠炎时的蛋白质冠状
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详细介绍
病变特异性蛋白冠状蛋白吸附在纳米载体上决定体内递送效率。巨噬细胞能够协调炎症消退和黏膜修复,使其成为结肠炎中有前景的治疗靶点。本研究显示,表面疏水性和刚性决定了口服纳米颗粒治疗结肠炎的肠炎特异性肠道蛋白冠状(C-IPC),从而提高了治疗效率。我们表明,高表面疏水性增强整体蛋白质吸附,从而在布地奈德负载后改善结肠巨噬细胞的递送和治疗效果。此外,高刚性的疏水性使冠状细胞富含巨噬细胞靶向蛋白,尤其是 S100A8,形成最佳 C-IPC,其特征是高蛋白含量和高比例的靶向蛋白。因此,高刚性纳米颗粒更有效地减弱炎症状态,恢复结肠炎雄性大鼠的免疫稳态。我们的研究通过物理化学特性开发了一种理性策略,通过物理化学性质操控蛋白质冠状形成,实现高效的口服药物递送,这对多种纳米载体和病理学具有广泛潜力。
该研究以题为“Surface hydrophobicity and rigidity determines protein corona on orally delivered nanoparticles treating colitis”发表在Nature Communications上。
通过对纳米颗粒的疏水性-刚性协同调控,定制C-IPC的两步法。首先,提高纳米颗粒的疏水性以增强蛋白吸附量,从而使高疏水性纳米颗粒(Phobic@C-IPC)被结肠巨噬细胞的摄取增强。其次,进一步调节Phobic@C-IPC的刚性以优化蛋白组成,高疏水性-高刚性纳米颗粒(Hard@C-IPC)通过选择性吸附更多巨噬细胞靶向蛋白,表现出最佳的结肠巨噬细胞靶向性。最后,负载布地奈德的Hard@C-IPC实现了优越的靶向药物递送和结肠炎治疗效果。
总结
口服纳米颗粒在肠道里会迅速吸附上一层蛋白质,这层蛋白冠直接决定了颗粒往哪儿跑、谁去吃它。针对结肠炎,四川大学团队发现,调节纳米颗粒的表面疏水性和刚性,能主动操控蛋白冠的组成。他们用不同比例的PEG化控制疏水性,发现疏水性越高,蛋白吸附总量越大,巨噬细胞摄取越强。但光有数量还不够,他们进一步在颗粒内部包裹不同尺寸的聚苯乙烯球,把刚性从10 MPa提到64 MPa。高疏水+高刚性的颗粒,虽然总蛋白量没再增加,却选择性富集了一类“巨噬细胞靶向蛋白”——比如S100A8,这个蛋白能直接结合巨噬细胞表面的TLR4和RAGE受体,相当于给颗粒装上了天然导航。
载上布地奈德后,这种高疏水高刚性的口服颗粒在大鼠结肠炎模型里表现出色:体重回升、结肠变长、脾脏指数下降,结肠里的ROS和TNF-α、IL-1β、IL-6几乎降到健康水平。更重要的是,它把结肠里的Treg细胞比例拉回到正常,还把促炎的M1型巨噬细胞和抑炎的M2型比例调平衡。机制上,刚性增加没有改变内吞途径(依然是网格蛋白、胞膜窖和巨胞饮三种方式),而是通过让蛋白冠里的S100A8蛋白占比更高,精准促进巨噬细胞识别。这项研究的思路挺不一样——不靠额外修饰靶向配体,而是利用疾病微环境自身的蛋白质来“自适应”靶向,对纳米递送和肠炎治疗都有启发。
参考文献:
DOI: 10.1038/s41467-026-70453-9
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