引言
炎症性肠病(IBD)是一种慢性、复发性胃肠道炎症性疾病,主要包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)[1]。作为一种需要终身管理的慢性疾病,IBD的治疗目标在于减轻炎症反应、维持缓解状态并降低复发率[2]。临床实践中有多种药物可以改善炎症症状,如氨基水杨酸、皮质类固醇和免疫抑制剂[3][4]。近几十年来,生物制剂的出现大大扩展了治疗选择,已成为中度至重度活动性结肠炎患者诱导和维持缓解的一线疗法[1][5]。自获得临床批准以来,针对肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的单克隆抗体英夫利昔单抗(IFX)在IBD治疗中显示出显著疗效。然而,IFX主要通过全身给药,仅有少量药物能够积聚在肠道炎症部位,这成为提高治疗效果的主要障碍。
IFX通过静脉输注给药,不仅会引起患者疼痛或不适,还会因脱靶效应和快速代谢而降低治疗效果[6][7]。从口服靶向给药的角度来看,口服给药是最便捷的途径。在IBD的情况下,治疗靶点与口服吸收部位一致,使得药物能够在不进入全身循环的情况下发挥治疗效果[4]。实际上,包括肽、疫苗和单克隆抗体在内的生物制剂由于其大而复杂的分子结构,比小分子药物具有更高的特异性。但这些结构特点也导致它们在胃肠道中的稳定性较差,阻碍了其在体内的有效渗透[8][9][10]。
天然生物材料可作为药物载体,实现靶向给药和控释,因此在IBD的纳米药物输送系统中具有巨大潜力[11][12]。将生物制剂封装在纳米颗粒中可以实现持续或靶向的药物释放,既避免了全身暴露于高浓度IFX的风险,又增强了药物在炎症区域的积累和保留[13]。单宁酸(TA)是一种天然存在的多酚化合物,具有很强的抗氧化和抗炎作用,其酚羟基使其易于与其他聚合物结合[14][15]。研究表明,TA可通过抑制IL-17/NF-κB信号通路来缓解结肠炎[16]。TA介导的相互作用/反应包括氢键、静电相互作用等,其平面芳香核与底物分子的疏水域之间的相互作用可产生疏水性[17][18]。蛋白质与TA之间的主要分子间作用力包括氢键、静电相互作用和疏水相互作用[19]。
本研究的目的是设计一种将IFX输送到炎症部位的口服靶向药物输送系统(图1)。基于疏水相互作用、静电相互作用和氢键,我们制备了由TA、羧甲基壳聚糖(CMC)、IFX和两亲性DSPE-MPEG2000组成的带负电荷纳米复合物。为适应胃肠道复杂的生理环境,这些纳米复合物进一步被封装在海藻酸微球中(纳米微球,NMSs)。最后,我们对合成的纳米复合物和NMSs进行了表征,并研究了它们的理化性质及体外和体内的治疗效果。
材料
单宁酸(纯度>97.5%)、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-MPEG2000,纯度>98%)、羧甲基壳聚糖和硫酸葡聚糖钠盐(DSS,分子量=40000)购自Macklin Biochemical Co., Ltd.(上海,中国)。海藻酸钠(SA)购自Aladdin Biochemical Technology Co., LTD(上海,中国)。牛血清白蛋白(BSA)和牛血清白蛋白标记物(FTIC-BSA)购自Solebao Technology Co., Ltd.(北京,中国)。
纳米复合物的合成
纳米复合物的平均粒径、粒径分布(PDI)和Zeta电位见表1。PEG/TA-NPs的平均粒径为132.4 ± 1.665 nm,加入BSA后纳米复合物的粒径没有显著变化。新鲜制备后的PEG/TA-NPs和PEG/TA@BSA-NPs呈球形,粒径约为100 nm,且PEG/TA@BSA-NPs的结构更为紧密(图1A)。PDI是评价纳米颗粒分散性的关键参数
结论
在本研究中,我们成功设计了一种基于TA、DSPE-MPEG2000和CMC自组装的口服结肠靶向纳米复合物,用于精准输送IFX。为防止药物过早释放,将PEG/TA@IFX-NPs进一步封装在海藻酸微球中。在DSS诱导的结肠炎模型中,口服IFX制剂通过减少炎症细胞的浸润和促炎细胞因子的产生,改善了结肠炎小鼠的便血症状并恢复了结肠长度
作者贡献声明
丁振东:撰写初稿、数据整理。朱素燕:撰写、审稿与编辑、数据分析、概念构思。徐莉莉:数据分析。姜琦:数据验证、数据分析。徐洪斌:资源协调、监督。陈春燕:撰写、审稿与编辑、项目管理、概念构思。
致谢
本研究得到了浙江省卫生健康委员会医学健康科学技术项目(项目编号2023RC259)和宁波市自然科学基金(项目编号2023J166)的资助。