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浙江大學(xué)周民團(tuán)隊(duì) ACS Nano：口服微藻-納米復(fù)合遞送系統(tǒng)預(yù)防放射性損傷
2023-06-01  來(lái)源：高分子科技

  放射性物質(zhì)在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用十分廣泛，涉及核工業(yè)、醫(yī)學(xué)影像與腫瘤放療等諸多方面。與此同時(shí)，在腫瘤放療與放射性事故中，人體可能受到輻照進(jìn)而導(dǎo)致放射性損傷的發(fā)生，引起一系列急性與慢性癥狀，甚至導(dǎo)致死亡，嚴(yán)重危害著人們的生命與健康。為預(yù)防放射性損傷，開(kāi)發(fā)應(yīng)有效、便捷的輻射防護(hù)劑十分必要。蝦青素（Astaxanthin，ASX）是一種天然來(lái)源的類(lèi)胡蘿卜素，具有良好的口服安全性和強(qiáng)大的自由基清除能力，可有效防止輻射導(dǎo)致的細(xì)胞氧化應(yīng)激與后續(xù)損傷，同時(shí)具有抗炎、抗凋亡等作用，是一種頗具潛力的天然輻射防護(hù)劑。然而，由于ASX的水溶性與穩(wěn)定性差、口服利用度低，難以經(jīng)口服途徑實(shí)現(xiàn)理想的體內(nèi)分布，在放射防護(hù)中的應(yīng)用受到了限制。


  近日，浙江大學(xué)周民團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種可高效負(fù)載ASX的微藻-納米復(fù)合口服遞送系統(tǒng)，用于防護(hù)腸道及全身的放射性損傷（圖1），該項(xiàng)工作以Oral Microalgae-Nano Integrated System against Radiation-Induced Injury為題發(fā)表于ACS Nano。該工作以課題組前期的微藻遞送研究為基礎(chǔ)，采用可食用的天然微藻---螺旋藻（Spirulina platensis, SP）作為復(fù)合遞送系統(tǒng)的微載體。由于SP表面具有負(fù)電性，因此可以吸附正電荷物質(zhì)。團(tuán)隊(duì)利用了SP的這一天然特性，首先將ASX封裝于殼聚糖修飾的正電荷納米顆粒（ASXnano）中，再使其通過(guò)靜電吸附作用附著于SP表面，形成均勻致密的納米涂層（圖2A），從而構(gòu)建了將微藻載體與納米載體相結(jié)合的復(fù)合遞送系統(tǒng)（SP@ASXnano），該合成方法步驟簡(jiǎn)易、負(fù)載效率高，可有效保持SP與ASX的結(jié)構(gòu)與生物活性。 


圖1 微藻-納米復(fù)合口服遞送系統(tǒng)的合成步驟與主要作用機(jī)制。PVA，聚乙烯醇；PLGA，聚乳酸-羥基乙酸；ASX，蝦青素；CS，殼聚糖；SP，螺旋藻；ROS，活性氧；SCFAs，短鏈脂肪酸。


  實(shí)驗(yàn)顯示，所構(gòu)建的微藻-納米復(fù)合遞送系統(tǒng)具有“既互補(bǔ)又協(xié)同”的作用特性，SP與ASXnano之間既具有互為補(bǔ)充的藥物遞送能力，又具有多方面的協(xié)同治療作用。具體而言，SP微載體具有腸內(nèi)滯留時(shí)間長(zhǎng)、分布面積大、易于降解等遞送特點(diǎn)，可在腸道內(nèi)持續(xù)、充分地釋放ASXnano（圖2B）；ASXnano納米載體則可以提高藥物水溶性，保護(hù)藥物活性，促進(jìn)藥物經(jīng)腸道吸收進(jìn)入血液循環(huán)，從而有效增加腸道與全身的藥物濃度，顯著改善口服生物利用度。同時(shí)，SP和ASXnano在抗炎、保護(hù)造血功能、調(diào)節(jié)腸道菌群、增加糞便SCFAs等方面具有協(xié)同效應(yīng)，可共同增強(qiáng)對(duì)放射性損傷的防護(hù)效果，發(fā)揮多方面的有益作用。 


圖2（A）SP吸附ASXnano前后的形貌；（B）SP@ASXnano口服后在十二指腸、空腸、回腸部位的形貌。 


  該工作利用天然微藻有效負(fù)載了難溶性藥物蝦青素，實(shí)現(xiàn)了該藥物在腸道與全身輻射防護(hù)中的口服應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了一種具有良好安全性、口服利用度與多重有益效果的口服輻射防護(hù)制劑。該研究也揭示了微藻-納米復(fù)合策略在口服遞送中的優(yōu)勢(shì)，拓展了螺旋藻作為難溶性藥物載體的適用性，為口服藥物遞送和輻射防護(hù)研究提供了有潛力的解決方案。上述研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目基金、創(chuàng)新研究院醫(yī)藥轉(zhuǎn)化項(xiàng)等基金項(xiàng)目的大力支持。


  近年來(lái)，浙江大學(xué)周民團(tuán)隊(duì)基于微藻活性生物材料在醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)展了系列創(chuàng)新性研究。前期，周民團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了基于工程化微藻用于腫瘤治療（Science Advances 2020; Advanced Functional Materials 2020; Small 2020; ACS Applied Materials & Interfaces 2020; Theranostics 2021; View 2021）；感染疾病治療（Nano Today 2022; Adv. Therapeutics 2020）、胃腸道炎癥（ACS Nano 2023; Nature Communications 2022; Science Advances 2021）等系列研究，并取得了一系列開(kāi)創(chuàng)性的進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)已完成微藻藥物小規(guī)；蜆(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)以及相關(guān)大動(dòng)物模型藥理和毒理學(xué)系統(tǒng)研究，推動(dòng)其臨床轉(zhuǎn)化。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01502

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（責(zé)任編輯：xu）
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