纳米碗支撑的脂质体通过提高装载稳定性并调节蛋白质冠层效应,增强了紫杉醇的递送效果

时间:2026年3月19日
来源:Nano Today

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纳米碗支撑脂体(NbLipo)通过嵌入脂体水相腔结构,显著提升亲脂性药物(以紫杉醇PTX为例)的封装效率与稳定性,其机制包括降低脂双层流动性、增强膜刚性,同时减少血清蛋白吸附和补体C3/C5激活,从而抑制药物泄漏和血液清除,在裸鼠4T1肿瘤模型中展现出优于传统脂体的抗癌效果。

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张乐乐|张慧敏|朱茂华|黄彦虎|文欣|刘佳燕|莫文曦|史江培|卢秦|孙鹏|乔纳森·F·洛维尔|陈宏传|袁泽莉|赖星|方超
中国上海交通大学医学院(SJTU-SM)药理学与化学生物学系,虹桥国际医学研究所,肿瘤系统医学国家重点实验室,上海200025

摘要

脂质体是临床应用中最有效的药物递送纳米载体之一,但将疏水性药物封装在磷脂双层中时,其稳定性往往有限,导致药物泄漏加速,从而影响治疗效果。本文报道了一种新型脂质体(NbLipo),该脂质体通过在水相腔内嵌入纳米碗结构,显著提高了紫杉醇(PTX)的封装效率和稳定性,同时降低了磷脂双层的流动性并增强了膜稳定性。蛋白质组学分析表明,这种纳米碗结构还能减少血清蛋白的吸附,并改变蛋白冠层的组成,表现为CD55(一种补体抑制剂)富集以及补体C3和C5的表达下调。这些变化减少了血清蛋白诱导的药物泄漏和补体介导的药物清除,使得NbLipo在细胞毒性和原位4T1肿瘤模型中的抗肿瘤效果优于传统脂质体。本研究证明,纳米碗结构能够提升脂质体对疏水性药物的递送性能。

引言

脂质体是最常用的药物递送系统之一,多种脂质体制剂已成功应用于临床[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。由于其独特的结构,脂质体既能包裹亲水性药物也能包裹疏水性药物,并具有良好的生物相容性[6]。亲水性药物(如多柔比星)通常通过主动装载技术被包裹在水相区域[1]、[7];而疏水性药物(如紫杉醇)则被包裹在磷脂双层的疏水区域[9]、[10]、[11]。然而,这种封装方式可能破坏双层结构,加速药物泄漏,从而影响脂质体的稳定性和治疗效果[12]、[13]、[14]。鉴于许多候选药物在水中的溶解度较低[15],开发提高脂质体中疏水性药物装载效率及稳定性的方法至关重要。
为了解决这些问题,人们提出了多种策略,大致可分为三类:1) 优化脂质组成以调节膜性质(例如,引入不饱和脂质或溶血脂质可在疏水双层中形成“口袋”,有助于紫杉醇的封装[10];中链或长链甘油三酯可调节饱和PC基脂质体的流动性,从而提高装载效率[16];2) 磷脂的结构修饰(延长脂质酰基链长度可提高细菌素微球菌素P1的封装效果,但会降低脂质体稳定性[17];3) 疏水性药物的前药修饰(如在2′-羟基引入氨基酰基,将多西他赛转化为pH响应型前药,在酸性条件下稳定,但在高pH下水解,从而通过跨膜质子梯度主动装载到水相核心[18];或者将紫杉醇与磷脂偶联以增加装载量[19]或进行化学修饰以实现主动装载[20])。尽管取得了这些进展,但这些方法仍需大量筛选脂质体配方或前药候选物,且化学修饰通常仅适用于特定化合物。
另一个需要考虑的问题是脂质体和药物纳米载体表面的蛋白冠层形成。脂质体暴露于血液循环后,表面会迅速被血清蛋白覆盖,这会显著影响其表面性质并影响清除速率[21]、[22]、[23]。蛋白冠层的吸附可能破坏双层结构并引发药物泄漏[24]、[25]、[26]。由于疏水性药物被包裹在磷脂双层中,它们容易受到双层不稳定的影响,因此高效稳定的封装仍是一个挑战。
我们之前的研究首次提出了一种基于纳米碗结构的脂质体(NbLipo),能有效减少血浆蛋白和血流剪切力引起的亲水性药物泄漏[27]。本研究表明,将纳米碗嵌入脂质体的水相腔内可显著提高疏水性药物(紫杉醇)的封装效率和稳定性,这归因于纳米碗对膜的稳定作用(表现为流动性降低和刚性增加[28]、[29])。蛋白质组学分析进一步证实,这种结构稳定作用减少了血清蛋白的吸附。意外的是,纳米碗结构还增强了CD55(一种补体抑制剂)的富集[30]、[31]、[32]、[33],并下调了表面补体C3和C5的表达,从而减少了药物清除。因此,NbLipo在抗肿瘤效果上优于传统脂质体(Lipo)(图1)。综上所述,NbLipo为克服疏水性药物脂质体的固有不稳定问题提供了有效平台,拓展了其治疗潜力。

材料、细胞培养和动物

紫杉醇(PTX,HPLC级)和香豆素6购自Aladdin Chemicals(中国上海)。L-α-磷脂酰胆碱(鸡蛋来源,鸡源)(EPC)、氢化L-α-磷脂酰胆碱(大豆来源,HSPC)、胆固醇(Chol)以及1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷乙醇胺-N-[甲氧基-(聚乙二醇)-2000](铵盐)(DSPE-mPEG2000)购自Avanti Polar Lipids(美国阿拉巴马州)。6-十二烷酰-2-二甲氨基萘(Laurdan)、链霉素、青霉素、丙酮酸钠等试剂也用于实验。

PTX@NbLipo的特性分析

为了研究疏水性药物紫杉醇在NbLipo中的封装效率,我们制备了不同药物与脂质比例(w/w)的PTX@NbLipo和PTX@Lipo。NbLipo的制备和表征方法参照了我们之前的研究[图S1]。结果显示,PTX@NbLipo的封装效率比PTX@Lipo高2.1倍(75.4% vs. 35.5%)(图1A)。当药物与脂质的比例从1%增加到2%时,PTX@Lipo的封装效率显著下降至4.4%,而NbLipo的封装效率保持稳定。

结论

总之,本研究将纳米碗支持的脂质体应用于疏水性药物(如紫杉醇)的递送,这类药物通常被包裹在磷脂双层的非极性区域。纳米碗结构通过降低双层流动性来稳定脂质体膜,从而提高紫杉醇的装载效率,并减少血清蛋白引起的蛋白冠层吸附及随后的药物泄漏和清除。因此,基于纳米碗的脂质体表现出更优的抗肿瘤效果。

作者贡献声明

卢秦:撰写、审稿与编辑、指导。文欣:实验研究。刘佳燕:实验研究。赖星:撰写、审稿与编辑、指导、资金申请。朱茂华:撰写、审稿与编辑、指导。方超:撰写、审稿与编辑、指导、资金申请、概念构思。黄彦虎:实验研究。陈宏传:撰写、审稿与编辑。张乐乐:撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验研究。袁泽莉:

作者声明

所有作者声明:对于论文《纳米碗支持的脂质体通过提高装载稳定性和调节蛋白冠层效应来增强紫杉醇的递送效果》,以下内容属实:
1) 本文为作者原创,未在其他地方发表。
2>论文正确署名了所有合作者的贡献。
3>所有使用的文献均通过适当引用进行了正确标注。
4>所有作者

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(82373448、82073379、82303976)、上海市学术研究计划(上海市科学技术委员会,项目编号22XD1401700)、上海市卫生健康委员会(项目编号2022XD035、20254Y0094、2025ZZ1001)、上海柔性医疗机器人重点实验室(SKLFMR-0208)以及遵义医科大学“111中心”的支持。插图使用BioRender.com制作。

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