深圳先進(jìn)院等成功開發(fā)可穿透呼吸系統(tǒng)粘液屏障的黑磷納米藥物控釋載體
近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院材料所喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)與深圳先進(jìn)院醫(yī)藥所、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院等團(tuán)隊(duì)合作，成功制備出可穿透慢性呼吸系統(tǒng)疾病粘液屏障的黑磷納米藥物控釋載體。相關(guān)研究工作"Mediated Drug Release from Nano-Vehicles by Black Phosphorus Quantum Dots for Efficient Therapy of Chronic Obstructive Pulmonary Disease"（黑磷量子點(diǎn)介導(dǎo)的納米載體藥物釋放高效治療慢性阻塞性肺病）發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威刊物Angewandte Chemie International Edition（《德國應(yīng)用化學(xué)》，DOI: 10.1002/anie.202008379）。論文第一作者是深圳先進(jìn)院材料所李志斌副研究員，通訊作者是喻學(xué)鋒研究員、王懷雨研究員和復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院張靜教授。
慢性呼吸系統(tǒng)疾病是一類常見多發(fā)疾病，據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）等為代表的下呼吸道感染疾病已成為全球第三大致死疾病，每年將近有400萬人因此死亡，并且死亡人數(shù)呈現(xiàn)逐年遞增趨勢。如今，如何有效防控慢性呼吸系統(tǒng)疾病已成為一世界性難題。
缺乏有效的治療藥物是當(dāng)前慢性呼吸系統(tǒng)疾病特別是慢阻肺疾病難以治愈的主要原因。臨床治療慢阻肺疾病的藥物品類眾多，如抗生素、支氣管擴(kuò)張劑、糖皮質(zhì)激素等，雖有一定的治療效果，但都非特效藥物，長期用藥容易對患者造成較大的毒副作用。此外，導(dǎo)致慢阻肺疾病不易治愈的另一個(gè)重要原因是常規(guī)治療藥物難以有效遞送，藥物的有效給藥效率低。由于慢阻肺疾病常導(dǎo)致患者肺部發(fā)生異常炎癥反應(yīng)，進(jìn)而引起咳嗽并在氣道分泌粘液形成一道“屏障”，阻隔了藥物的有效遞送。與此同時(shí)，在粘液中滋生的大量病菌逐漸定植，形成致密的病菌生物膜以躲避藥物的殺傷，產(chǎn)生耐藥性。
針對這一治療困境，研究團(tuán)隊(duì)采用離子交聯(lián)法將殼聚糖與黑磷量子點(diǎn)相結(jié)合，通過PEG表面修飾，成功構(gòu)建了一種由黑磷量子點(diǎn)介導(dǎo)的納米藥物控釋載體（PEG@CS/BPQDs-AM NPs）穿透肺部粘液屏障，在提升藥物遞送能力的同時(shí)發(fā)揮協(xié)同治療慢阻肺疾病的功效。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，親水性PEG與帶正電荷的殼聚糖有助于納米載體迅速穿透粘液層粘附于上皮細(xì)胞。此后，納米載體內(nèi)部的黑磷量子點(diǎn)可迅速氧化降解產(chǎn)生磷酸根離子并形成微酸環(huán)境裂解納米球促進(jìn)藥物釋放。同時(shí)，黑磷量子點(diǎn)的氧化降解也促進(jìn)了殼聚糖氨基基團(tuán)的質(zhì)子化，提升了殼聚糖的抗菌功效，有效地避免了生物膜的形成。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PEG@CS/BPQDs-AM NPs能明顯改善小鼠慢阻肺氣道阻塞癥狀，顯著增強(qiáng)對銅綠假單胞菌的抑制效果，在提升藥物治療治療效果的同時(shí)大大降低了治療的毒副作用。該研究工作為解決因呼吸系統(tǒng)疾病粘液屏障所導(dǎo)致的藥物治療效果不佳問題提供了新的治療策略。
本項(xiàng)目得到科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重大慢性非傳染性疾病防控重點(diǎn)研究專項(xiàng)”細(xì)菌和病毒感染對慢阻肺急性加重的影響和機(jī)制研究”等項(xiàng)目的資助。
黑磷量子點(diǎn)介導(dǎo)的納米藥物控釋載體（PEG@CS/BPQDs-AM NPs）制備過程及其穿透慢阻肺粘液屏障遞送藥物治療示意圖
