近期，湖南中医药大学药学院湖南中医药民族医药国际联合实验室王炜教授团队在工程技术-材料科学领域权威期刊《ACS Nano》（IF=15.881，JCR Q1）上发表了题为“Biomimetic Hybrid Membrane-Coated Xuetongsu Assisted with Laser Irradiation for Efficient Rheumatoid Arthritis Therapy”的最新研究成果。该研究基于土家族药物血筒中抗RA主要活性成分血筒素，通过构建一种具有光热及抗炎作用的纳米靶向递药系统，用于类风湿关节炎（RA）的靶向增效治疗。
Scheme 1. HRPS NPs的设计合成工艺及其在RA治疗中的应用。(A) HRPS NPs的合成工艺。(B) HRPS NPs在RA治疗中的应用。(C) HRPS NPs抗RA的相关机制。
图1. RBC-RAFLS杂化膜(RFM)的表征。(A) RBCM、RAFLSM和RFM的紫外-可见光谱。(B) RFM的激光共聚焦荧光显微镜图像(红色= RBCM，绿色= RAFLSM，黄色= RFM)。(C)不同条件下RAFLSM和RBCM融合的荧光光谱。(D) RFM的透射电镜图像。(E)用DiD-DiI FRET对标记RAFLSM，并与越来越多的RBCM混合。通过监测DiI的荧光恢复来说明融合的程度。(F) Western blot检测不同细胞膜中CD55、CD47、CD82、CD44的表达，以Na+/K+ ATPase为对照。
图2. HRPS NPs的合成与表征。(A) PB NPs的TEM图像。(B) PB NPs的SEM图像。(C) PB@SE NPs (PS NPs)的透射电镜图像呈现近似不规则的方形。(D) PS NPs的TEM图和RFM包裹PS NPs的放大倍数TEM图。(E) PS NPs冷冻透射电镜图像。(F) PS NPs冷冻透射电镜放大图像。(G)免疫电镜显示10 nm金标记粒子包被CD44和CD47抗体的PS NPs和RFM图像。(H) HA@RFM@PB@SE NPs (HRPS NPs)的TEM图像呈近似球形。(I) PB NPs、PS NPs、RPS NPs和HRPS NPs的粒径分布。(J) PB NPs、PS NPs、RPS NPs和HRPS NPs的表面Zeta电位。(K) PB NPs、PS NPs、RPS NPs、HRPS NPs的紫外光谱。(L) RBCM、RAFLSM、RFM和RFM包裹的HRPS NPs蛋白组成。(M) PB、PS NPs、HRPS NPs的XPS光谱。(N) PB、PS NPs和HRPS NPs的XRD谱图。(O) PB、PS NPs和HRPS NPs的FT-IR光谱。
图3. HRPS NPs的光热性能及稳定性研究。(A) 0.1 mg/mL HRPS NPs在不同激光功率下的温度变化。(B)激光照射(1.0 W/cm2, 10 min)后HRPS NPs的温度变化。(C) HRPS NPs (0.5 mL, 0.1 mg/mL)在开/关激光(1.0 W/cm2)作用下的光热曲线。由光热曲线得到HRPS NPs的冷却时间随-Ln (θ)的线性关系。(D)红外图像。(E)不同样品(0.1 mg/mL PB NPs)在激光照射(1.0 W/cm2, 5 min)下相应的温度变化。(F)激光照射(1.0 W/cm2, 5 min)下HRPS NPs (0.1 mg/mL PB)和ICG (0.1 mg/mL)共8个加热/冷却循环。(G) HRPS NPs (0.1 mg/mL PB)和ICG (0.1 mg/mL)的紫外-可见吸收光谱。
图4. 体外HRPS NPs的装载和包封效率、SE的释放和细胞摄取。(A) SE与PB的质量浓度比分别为1:8、1:4、1:2、1:1、2:1、3:1和4:1时PS NPs的SE负载率和包封率。(B) pH对PS NPs和HRPS NPs释放SE的影响。(C) 4次激光开/关循环处理后HRPS NPs的SE释放行为。(D) RAFLS细胞中PS NPs、RPS NPs、HRPS NPs的细胞摄取和溶酶体逃逸的荧光图像，合并图像中的黄色荧光显示NPs和溶酶体共定位，标尺=10 μm。(E) RAFLS细胞中PS NPs、RPS NPs、HRPS NPs的平均积分密度。(F) RAFLS细胞内HRPS NPs和HA溶液+ HRPS NPs的细胞摄取荧光图像，标尺=10 μm。(G) RAFLS细胞内HRPS NPs和HA溶液+ HRPS NPs的平均积分密度。
图5. HRPS NPs体外细胞毒性及生物相容性试验。(A-C)不同处理的FLS、RAW 264.7和NIH-3T3细胞的细胞毒性。(D)不同材料处理后FLS细胞的活/死染色。比例尺= 100 μm。(E)不同浓度SE孵育红细胞的溶血测试。(F-G)不同浓度HRPS NPs孵育红细胞的溶血测试。 (H) SE、PB NPs、PS NPs、RPS NPs和HRPS NPs的血小板聚集试验(n = 6)。
图6. HRPS NPs体外抗RA作用的研究。(A) PB NPs、SE (4.5 μM)、PS NPs、RPS NPs和HRPS NPs处理后在808 nm激光照射下(n = 6)RAFLS细胞活力。(B) PB NPs、SE、PS NPs、RPS NPs和HRPS NPs在激光照射下的活/死细胞染色。绿色荧光(活细胞)，红色荧光(死细胞)。(C) SE、PB NPs、PS NPs、RPS NPs、HRPS NPs + 808 nm激光辐照下，在LPS诱导RAFLS和RAW264.7后，细胞内的TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-23, IL-17, 和 IL-10水平。(D-E) NF-κB和IκB-α在RAFLS细胞内的表达水平。
图7. 关节炎大鼠足爪中HRPS NPs的靶向性和光热特性分析。(A)0-48小时小动物活体荧光成像观察HRPS NPs在关节炎大鼠的爪子中靶向聚集。(B-C)近红外光谱图像和材料在脏器及足爪中的半定量分析。(D) AIA大鼠炎性关节组织病理切片中纳米材料染色。(E-F) AIA大鼠足爪或正常大鼠足爪中CD44和ICAM-1的荧光图像和强度(绿色)。(G) AIA大鼠PBS、PS NPs、RPS NPs和HRPS NPs静脉注射经808 nm激光5 min (1.0 W/cm2)照射后的红外热像图。(H) PBS、PS NPs、RPS NPs、HRPS NPs用808 nm激光静脉注射5 min (1.0 W/cm2)后AIA大鼠足爪内温度变化。(I-J) 808 nm激光照射前后正常大鼠关节的H&E染色及组织病理学评分。
图8. AIA大鼠体内诱导及化疗/光热治疗。(A)不同材料处理后AIA大鼠的体重。(B)不同材料处理后AIA大鼠足爪临床表现代表图像。(C)不同材料处理后AIA大鼠足跖肿胀厚度。(D)不同材料治疗后AIA大鼠足爪关节炎评分。(E-F) AIA大鼠不同材料处理后足爪部CT图及影像学评分。(G) 不同材料处理后AIA大鼠足部小动物MRI图像。(H-I) 不同材料处理AIA大鼠足爪的H&E图像及组织病理学评分，红色箭头表示炎症，蓝色箭头表示滑膜增生。
基于土家族药物血筒中抗类风湿关节炎（Rheumatoid arthritis, RA）主要活性成分血筒素，通过构建一种靶向递药系统，用于RA的靶向增效治疗。RA是一种自身免疫性炎症性疾病，以长期滑膜组织炎性增生、进行性骨侵蚀和骨破坏为病理特征，目前已成为严重的公共卫生问题。本研究从中医药民族医药理论出发，首次以土家药血筒中抗RA主要活性分子血筒素为基础，开展了前沿生物材料修饰，通过普鲁士蓝负载血筒素，将红细胞膜与类风湿关节炎成纤维样细胞膜形成具有“归巢效应”的杂化膜予以包裹，最后用透明质酸修饰得到靶向递药系统HRPS NPs，并从体内及体外实验证实了该系统靶向治疗RA的效果及安全性。
该研究以湖南中医药大学药学院青年教师余黄合博士为论文第一作者，结合了湖南大学生物学院刘斌教授课题组生物材料领域创新型技术及湖南中医药大学蔡雄教授课题组风湿病研究基础，充分体现多学科交叉融合，突破了中药成分复杂，靶点不明的瓶颈，为中医药民族医药抗RA创新性研究与发展提供了新的思路。上述工作得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、教育部长江学者、湖南省芙蓉学者等项目的资助。
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