在心血管疾病防治领域，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）曾被视为“好胆固醇”，其血液浓度与动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）风险降低相关。然而，旨在提升HDL-C的疗法在临床试验中屡屡受挫，这促使科学家们反思：或许HDL的功能远比其胆固醇含量更重要。天然HDL（高密度脂蛋白）本身结构复杂多变，是循环于血液中的天然两亲性纳米颗粒，其成分和功能的异质性使得精准界定其结构-功能关系充满挑战。为了拨开迷雾，研究人员将目光投向具有明确理化性质的人工HDL模拟物，将其作为探索HDL功能奥秘的利器。
在此背景下，一项发表于《ACS Materials Au》的研究应运而生。该研究旨在探究核心组成和磷脂如何影响HDL样纳米粒的功能。研究团队设计并合成了六种独特的球形有机核心HDL样纳米粒（oc-HDL NPs），通过系统调整其有机核心支架和外壳磷脂的种类，成功构建了一系列均一、尺寸约10-15纳米的颗粒，其物理特征与天然球形HDL相似。
为开展此项研究，作者主要运用了以下关键技术方法：采用乳液溶剂挥发法自组装合成oc-HDL NPs；利用透射电子显微镜（TEM）、场流分级（FFF）和动态光散射（DLS）对纳米粒的形貌、尺寸分布和流体力学直径进行表征；通过蛋白质交联和免疫印迹分析载脂蛋白A-I（apoA-I）的寡聚状态；使用基于荧光胆固醇的细胞实验评估纳米粒的胆固醇外流能力；采用NF-κB（核因子κB）报告基因系统和Western blot（蛋白质免疫印迹）检测JNK（c-Jun N-末端激酶）磷酸化水平，以评价纳米粒的抗炎功能；并利用商业化试剂盒测定纳米粒的磷脂含量、载脂蛋白数量及胆固醇酯负载能力。
研究结果
球形Oc-HDL NPs的合成与表征
研究人员合成了六种不同的球形oc-HDL NP。透射电镜图像显示所有纳米粒均呈近似球形形态，未见盘状重构HDL（rHDL）特有的缗钱状形成。动态光散射和场流分级数据表明，所有颗粒的流体力学直径在10-15纳米之间，与天然HDL尺寸一致，且粒度分布较为均一。值得注意的是，采用磷脂酰丝氨酸（DOPS）和四油酰基季戊四醇（PE-O4）核心合成的DOPS PE-O4oc-HDL NP尺寸最小（9.69 ± 2.38 nm），且Zeta电位最负（-30.01 ± 5.00 mV），这归因于DOPS头部基团在生理pH下的负电荷。蛋白质交联实验显示，除DOPS PE-O4颗粒（每个颗粒约1.6个apoA-I）外，其余五种颗粒均支持每个纳米粒组装约2.7-2.9个apoA-I分子，这与天然球形HDL的组装状态一致。DOPS PE-O4颗粒的apoA-I载量较低，可能是由于负电荷间的排斥作用限制了apoA-I的脂化。
Oc-HDL NP构建体对细胞胆固醇外流的影响
胆固醇外流能力是HDL（高密度脂蛋白）的一项核心功能。研究发现，在存在cAMP（环磷酸腺苷，可上调胆固醇外流转运蛋白ABCA1）的条件下，大多数oc-HDL NP构建体的胆固醇外流能力显著高于脂质游离的apoA-I。其中，DOPS PE-O4oc-HDL NP表现最为突出，其外流能力甚至显著优于天然HDL2。在缺乏cAMP的条件下，基于DPPC（二棕榈酰磷脂酰胆碱）的构建体外流能力下降约40%，而DOPC（二油酰磷脂酰胆碱）和DOPS构建体的外流能力仅下降约18-19%，提示后者可能更依赖于其他脂蛋白转运体（如SR-B1）介导的外流途径。这与此前研究中阴离子磷脂（如PS）能与SR-B1紧密结合的结论相符。
球形Oc-HDL NP构建体的抗炎功能
抑制巨噬细胞介导的炎症是HDL的另一项重要功能。在脂多糖（LPS）刺激的THP-1细胞炎症模型中，所有oc-HDL NP均显示出抑制NF-κB信号激活的能力。其中，DOPS PE-O4oc-HDL NP的效果最为显著，能使NF-κB信号降低超过80%。Western blot分析进一步显示，DOPC PE-O4和DOPS PE-O4oc-HDL NP能显著降低JNK的磷酸化水平。这些结果共同凸显了DOPS PE-O4oc-HDL NP在LPS刺激下强大的抗炎作用，与之前关于磷脂酰丝氨酸能增强HDL抗炎功能的研究相一致。
球形Oc-HDL NP的负载能力
研究还评估了oc-HDL NP对胆固醇酯（以胆固醇亚油酸酯为例）的负载能力。所有构建体都显示出相似的负载能力。虽然未达到统计学显著差异，但基于山梨醇（Sorb）的六臂核心构建体在负载能力上表现出高于基于季戊四醇（PE）的四臂核心构建体的趋势，提示六臂核心可能提供了更优的空间排列或疏水环境以增强负载。
球形Oc-HDL NPs的细胞毒性
细胞毒性实验（MTS法）表明，在长达72小时的孵育期内，所有六种球形oc-HDL NP对THP-1细胞均未表现出细胞毒性，证明了这些纳米颗粒的生物相容性。
结论与讨论
本研究成功合成并表征了六种不同的球形oc-HDL NP，证实通过改变有机核心和表面磷脂的组成，可以精细调控这些HDL模拟物的功能。所有构建体均能形成在尺寸、形状、表面化学、组成和蛋白质结构上与成熟人HDL一致的均质纳米颗粒。其中，DOPS PE-O4oc-HDL NP因其负电性磷脂酰丝氨酸头部基团而表现出最负的Zeta电位、更小的尺寸和更少的apoA-I载量，但其在胆固醇外流和抗炎功能方面却表现最优。这凸显了磷脂组成，特别是带负电的磷脂酰丝氨酸，在增强HDL模拟物功能方面的关键作用。尽管磷脂酰丝氨酸在天然HDL中含量很低，但已被证明能极大促进HDL的抗炎特性，本研究结果再次印证了这一点。在核心结构方面，所有测试的核心都能支持形成具有功能的活性HDL模拟物，而山梨醇核心在疏水载物负载方面显现出潜在优势。
综上所述，本研究开发的球形oc-HDL NPs平台具有高度可调性，能够生成一系列功能多样的HDL模拟物。特别是基于DOPS的构建体，展现出卓越的胆固醇外流和抗炎功能，是治疗ASCVD等炎症性疾病极具潜力的候选疗法。这些发现不仅深化了人们对HDL结构-功能关系的理解，也为设计下一代基于HDL的治疗策略提供了新的工程学思路和工具。未来的体内研究将至关重要，用于验证这些功能差异并评估其治疗的安全性和有效性。
