摘要
脊髓损伤(SCI)是一种严重的中枢神经系统疾病，其特征是永久性的运动和感觉缺陷。近年来，通过合成仿生和天然衍生细胞膜的结合，纳米颗粒的仿生表面功能化取得了进展。一种新兴的策略是将仿生特性整合到治疗剂中，以实现低免疫原性、高靶向特异性和延长药物半衰期。本研究详细介绍了通过两亲性（二嵌段共聚物PEG-b-PHPMA与姜黄素和pcpdbt在水中自组装制备纳米粒子，然后使用挤压法包裹巨噬细胞细胞膜，从而形成稳定的姜黄素负载纳米粒子，并包裹细胞膜(MM@Cur)。我们的实验结果表明，MM@Cur治疗特异性针对脊髓损伤部位，有效减轻脊髓挫伤小鼠模型中的铁下垂和中枢炎症，并促进脊髓损伤后后肢运动功能的恢复。因此，本研究结果强调MM@Cur是一种高度靶向的仿生纳米颗粒，具有有效的抗铁下垂和抗炎特性，为脊髓损伤后后肢功能的恢复提供了一种有希望的治疗方法。
图文简介
方案一 巨噬细胞膜结合姜黄素纳米颗粒的构建及其对脊髓损伤修复的作用机制。
图1 MM@Cur NPs的表征。(A, B) 37℃孵育4天的Cur NPs和MM@Cur NPs的大小和多分散性指数(PDI) (n=3)。(C) MM@Cur NPs的Zeta电位分析(n=3)。(D) MM@Cur NPs的透射电镜图像分析(比例尺= 100 nm)。(E, F) 37°C孵育4 d的NP和CNP的大小和PDI (n=3, t检验，**P < 0.01)。(G) Cur、pcpdbt、Cur NPs和MM@Cur的紫外-可见-近红外光谱。(H) PBS、Cur、Cur NPs和MM@Cur NPs、Na+/K+-ATPase作为内参蛋白的Western blot结果。(I-K) PBS、Cur、Cur NPs和MM@Cur NPs的荧光成像和定性分析。
图2 MM@Cur NPs对巨噬细胞表型的调控。(A,B) RAW264.7细胞与pcpdtbt标记的MM@Cur NPs孵育6小时和12小时(比例尺= 20 μm)的荧光图像。(C-F) LPS条件下不同纳米颗粒培养RAW264.7细胞的流式细胞术分析和定量。(n = 3，单因素方差分析，Tukey事后检验，*P < 0.05， **P < 0.01， ***P < 0.001)。(G-I) MM@Cur NPs治疗后炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β的变化。
图3 MM@Cur NPs促进神经元的增殖和神经突的生长。(A, B) HT-22细胞与pcpdtbt标记的MM@Cur孵育6小时和12小时的荧光图像(比规= 50 μm)。(C)在铁凋亡诱导剂Erastin作用下，与MM@Cur NPs孵育24小时后HT-22细胞的相对细胞活力。(n = 4，单因素方差分析，Tukey事后检验，****P < 0.0001, ns:无统计学意义)。(D, E)在Erastin诱导下，用MM@Cur孵育24小时后HT-22细胞的神经突长度。(比例尺= 50 μm)，(F-H) WB分析Erastin刺激后HT-22细胞HO-1和GPX-4的表达。
图4 MM@Cur NPs影响NSCs分化。对照组、Cur组、Cur NPs组和MM@Cur NPs组分化原代神经干细胞，免疫荧光染色(A, B)。神经元(β3-微管蛋白:绿色)、星形胶质细胞(GFAP:红色)、细胞核(DAPI:蓝色)(比例线= 50 μm)。(C)用MM@Cur孵育24小时后HT-22细胞的神经突长度。
图5 各组小鼠体内功能恢复情况。(A)脊髓损伤小鼠接受MM@Cur NPs治疗时间表。每周进行三次。(B, C)注射后3h、6h、12h、24h、48h脊髓荧光成像及定性分析。(D)脊髓再生损伤小鼠行为恢复情况。(E)通过BMS评分监测下肢运动功能随时间的进展。(F-H)脊髓损伤后后肢功能恢复的CatWalk检测。
图6 RA@BSA@Cur NPs增强突触再生，减少体内瘢痕形成。注射后28天(A)脊髓损伤后脊髓组织CSPGs积累、Iba+小胶质细胞、突触重塑和NeuN/ GFAP的免疫荧光染色(比尺= 50 μm)。(B-F) CSPGs、Iba-1、Syn和NeuN/ GFAP的定量评价。
图7 MM@Cur发现NPs可以减轻脊髓损伤后的早期炎症和铁下垂。注射后7天(A)脊髓损伤后脊髓组织GPX-4、HO-1、xCT、TNF-α、COX-2的免疫荧光染色(标尺= 50 μm)。(B-F) GPX-4、HO-1、xCT、TNF-α、COX-2的定量评价。
图8 心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏的H&E染色用于安全性评估。
结论
综上所述，巨噬细胞膜伪装的姜黄素和NIR-II荧光团纳米颗粒(MM@Cur NPs)使用自组装技术来处理SCI。体外研究MM@Cur NPs对M1/M2巨噬细胞极化比和神经干细胞分化的影响揭示了一种协同治疗疾病期间神经相关细胞的方法。此外，MM@Cur NPs还能抑制巨噬细胞的炎症和神经元细胞的铁凋亡，为脊髓损伤后的神经修复提供了良好的局部微环境。体内实验显示，来自白细胞的细胞膜已被证明使纳米颗粒能够在数小时内精确地靶向脊髓损伤区域。MM@Cur NPs通过抑制炎症细胞的浸润、促进功能神经元的再生和减少性瘢痕组织的形成来促进脊髓损伤的恢复。本研究揭示了姜黄素纳米材料通过抑制神经炎症和神经元下垂来靶向和治疗脊髓损伤的一种新的仿生方法。
DOI: 10.1016/j.cej.2024.157285
注：文章内容仅代表小编观点，如有侵权请联系小编修改或删除！
