脂质纳米颗粒(Lips)是由胆固醇(CHOL)和天然无毒磷脂组成的超分子聚集体[1]、[2]。由于其出色的生物相容性、生物降解性和包封效率,Lips被认为是携带DNA、mRNA和siRNA等核酸的理想载体[3]。其独特的脂质双层结构使Lips能够输送亲水性和疏水性药物[4]、[5]。作为Lips配方中常用的甾醇,CHOL能有效防止膜聚集并增强脂质体膜的稳定性。真菌甾醇(如麦角固醇(ERG)也常用于脂质体的制备[6]、[7]。通过改变Lips的表面性质和组成,可以制造出多种类型的Lips,从而提高稳定性并减少药物对健康细胞的副作用[8]。
当Lips进入复杂的生物环境时,会在其表面形成“蛋白质冠层(PC)”——这是一种动态的蛋白质层。这不仅仅是简单的物理吸附,而是通过改变Lips的表面物理化学性质,重塑了其与细胞、组织和免疫系统的相互作用,影响Lips在体内的命运以及Lip-蛋白质复合物的循环半衰期和血清稳定性[9]、[10]、[11]、[12]。改变CHOL的含量会增加Lips中的载脂蛋白含量,这主要归因于载脂蛋白与CHOL之间的相互作用。研究表明[13]、[14]、[15]、[16],通过调整材料组成、比例和功能基团,可以调控Lips的粒径、表面电荷和亲水性。这使得能够精确控制表面PC的组成,从而赋予纳米颗粒不同的组织靶向能力。尽管PC被认为是调控Lips生物行为的关键介质,但其如何影响Lips的组织靶向性仍不清楚。这大大限制了基于PC“功能定制”来优化Lips靶向性的能力。
为了阐明其靶向机制并最大化输送效率,准确的体内追踪和纳米颗粒行为的定量分析至关重要。聚集诱导发光(AIE)染料是一种新型染料,在聚集状态下具有增强的发光性能,亮度高、光稳定性好、生物相容性好,有效避免了传统染料的浓度猝灭问题[17]、[18]、[19]。AIE染料为制备荧光探针提供了创新方法[20]、[21]、[22],在体内追踪和脂质体标记方面具有巨大潜力。因此,制备AIE荧光纳米颗粒(AIEgen R1)并将其完全用脂质材料包封,可以实现荧光信号的无偏绝对定量。同时,深入分析PC的调控机制将是克服靶向Lip输送瓶颈的关键。
我们筛选了四种Lips配方,并成功将AIEgen R1包封其中。通过改变粒径、电荷和长循环性能,确认了R1@Lip的有效构建。通过使用不同膜组成和阳离子比例的R1@Lip进行体内成像实验,评估了其肝脏和肺部的靶向能力。此外,使用肝细胞AML-12和肺上皮细胞TC-1作为模型,通过激光共聚焦显微镜和流式细胞术研究了不同R1@Lip和R1@Lip-PC配方对细胞摄取的影响。结果表明,不同R1@Lip-PC配方在AML-12和TC-1细胞中的摄取趋势与R1@Lip一致。因此,分析R1@Lip表面PC的形成机制有助于建立“R1@Lip-PC-组织靶向”相互作用。本研究的主要目的是优化R1@Lip的脂质配方,以调节PC的性质,从而显著提高其组织靶向能力。这项研究不仅为基于PC调控设计智能靶向纳米系统提供了新策略,还为开发纳米颗粒靶向输送的大数据方法奠定了坚实基础。