基于天然多酚的一步法绿色组装川陈皮素纳米颗粒用于溃疡性结肠炎治疗

时间:2026年2月5日
来源:Materials Today Bio

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本研究针对溃疡性结肠炎(UC)治疗中药物的低生物利用度问题,开发了基于金属-多酚网络(MPN)的川陈皮素(NOB)纳米颗粒(NTAl NPs)。通过单宁酸(TA)与Al3+配位自组装,实现了高达95%的包封率和70%的载药量,在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中显著缓解炎症反应、恢复肠道屏障功能并调节免疫稳态,为天然黄酮类化合物的口服递送提供了新策略。

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溃疡性结肠炎(UC)是一种难以根治的慢性炎症性肠病,全球患者数量持续上升,临床表现为持续腹泻、腹痛、黏膜溃疡和便血等症状。传统治疗方法如皮质类固醇、氨基水杨酸盐和生物制剂虽然能缓解症状,但存在震颤、失眠和感染等安全风险。因此,开发兼具良好生物利用度和安全性的新型治疗策略迫在眉睫。
柑橘类水果中提取的川陈皮素(NOB)作为一种天然多甲氧基黄酮,具有优异的抗氧化和抗炎活性,展现出治疗结肠炎的潜力。然而,NOB极低的水溶性(<1 μg·mL-1)和高结晶特性严重限制了其口服应用。为解决这一难题,华中农业大学食品科学技术学院的研究团队在《Materials Today Bio》上发表了一项创新研究,通过一步法绿色组装技术构建了基于天然多酚的川陈皮素纳米颗粒。
研究团队受金属-多酚网络(MPN)自组装特性的启发,利用单宁酸(TA)与AlCl3的配位作用,在水溶液中通过一锅法快速制备了NOB-TA/Al3+纳米颗粒(NTAl NPs)。该制备过程在温和条件下进行,仅需数秒即可完成,避免了复杂工艺和恶劣环境。
关键技术方法包括:通过动态光散射(DLS)和扫描电镜(SEM)表征纳米颗粒的理化性质;采用等温滴定量热法(ITC)和分子动力学模拟研究自组装机制;利用DSS诱导的小鼠结肠炎模型评估治疗效果;通过流式细胞术分析免疫细胞亚群变化。
3.1. 自组装NTAl NPs的制备与表征
研究人员成功构建了以NOB为核、TA-Al3+(TAl)复合物为壳的球形纳米颗粒,粒径约250纳米且分布均匀。与易形成针状结晶的游离NOB相比,NTAl NPs呈现无定形状态,包封率超过95%,载药量达70%以上。在30天内保持优异的胶体稳定性,体外释放实验显示其在结肠pH条件下可实现控释,45.5%的药物在6-48小时内释放。
3.2. NTAl NPs的自组装机制
傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析显示,NOB的C=O(1645 cm-1)和C=C(1581 cm-1)以及TA的酯键(1716 cm-1)均发生明显位移,表明存在氢键和π-π堆积作用。ITC实验证实TA与Al3+在pH 7时配位亲和力最强。分子动力学模拟直观展示了NOB与TAl通过分子间作用力形成稳定纳米簇的过程。
3.3. 细胞摄取能力与生物安全性评价
MTT实验表明NTAl NPs在测试浓度范围内细胞毒性可忽略不计。Caco-2细胞摄取实验显示,纳米颗粒的内化效率显著高于游离NOB且呈时间依赖性。溶血实验证实NTAl NPs在所有测试浓度下溶血率均低于5%,28天亚急性毒性试验显示主要器官无病理学异常,血液生化指标无显著变化。
3.4. NTAl NPs对DSS诱导的小鼠UC的缓解作用
在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中,NTAl NPs治疗组在便血缓解、体重恢复、疾病活动指数(DAI)评分和结肠长度保护方面均显著优于游离NOB组。脾脏指数分析显示NTAl有效缓解了免疫紊乱引起的脾脏充血和肿大。
3.5. NTAl NPs对UC小鼠肠道屏障功能的恢复作用
组织学分析表明,NTAl NPs显著改善结肠组织病理损伤,恢复黏液层厚度和杯状细胞数量。免疫荧光和Western blot结果显示,NTAl有效上调了紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达,增强了肠道机械屏障功能。
3.6. NTAl NPs对免疫细胞过度活化的抑制作用
流式细胞术分析发现,NTAl治疗显著降低了结肠组织中中性粒细胞比例,恢复了CD4+/CD8+T细胞平衡,并抑制了γδ T细胞的异常升高,表明其能有效调节结肠免疫微环境。
这项研究通过巧妙的分子设计,将天然多酚的配位自组装特性与川陈皮素的药理活性相结合,构建了一种高效口服纳米递送系统。NTAl NPs不仅解决了NOB水溶性差、生物利用度低的关键问题,还通过多种协同机制缓解溃疡性结肠炎:减轻氧化应激和炎症反应,恢复肠道屏障完整性,调节免疫稳态。该研究为天然活性成分的口服递送提供了新思路,在炎症相关疾病的治疗领域具有广阔的转化应用前景。

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