涂盈鋒教授團隊在氫動力微納米馬達精準治療領域取得重要進展
近日，我院涂盈鋒教授帶領的納米藥物制劑課題組首次提出了鎂基氫動力微納米馬達用于主動且精準地抗炎治療。通過鎂-水反應產(chǎn)生的氫氣不僅可以作為馬達運動的動力來源，還可以有效地降低體內(nèi)的氧化應激及炎癥因子水平，為實現(xiàn)炎癥和氧化相關疾病的精準治療提供了一種新的策略。相關研究成果分別發(fā)表在國際期刊Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202009475）及Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.0c04438）上。
氫氣治療是一種新興的、有前途的治療手段。作為還原性氣體，氫氣能夠特異性地清除具有高細胞毒性的活性氧，包括·OH和ONOO?，但同時又保留了正常信號所需的其他活性氧，這非常有利于抗氧化及抗炎治療。微納米馬達（micro- and nanomotors）能夠?qū)⒒瘜W能或外部能量轉(zhuǎn)換成自身動能以應用于生物醫(yī)學領域。通過近十幾年的發(fā)展，微納米馬達已經(jīng)成為了該領域的研究熱點。而鎂基馬達中的主體結(jié)構金屬鎂可以與水發(fā)生化學反應生成氫氣，那么如果能夠利用其產(chǎn)生的氫氣來進行主動地氫氣治療，將大幅提高氫氣的生物療效。
針對這一問題，該團隊通過對鎂球進行不對稱修飾制備得到具有Janus結(jié)構的氫動力鎂基馬達，分別用于腦缺血再灌注損傷和類風濕關節(jié)炎的治療。當鎂與水生成的氫氣推動鎂基馬達運動的同時，鎂基馬達的運動也能夠進一步促進氫氣的擴散。因此與單純的氫氣治療相比，利用鎂基馬達進行主動的氫氣治療能夠更加有效地清除疾病區(qū)域的氧自由基及炎癥因子。
在腦缺血再灌注損傷的治療中，鎂基馬達的自主運動能夠?qū)崿F(xiàn)氫氣的可控釋放及增強擴散。通過腦立體定向儀將鎂基馬達精確地注射到目標區(qū)域，利用馬達產(chǎn)生氫氣的抗氧化、抗炎作用來減輕腦缺血再灌注損傷，從而實現(xiàn)急性缺血性中風的精準治療。該研究成果以“Hydrogen‐Powered Microswimmers for Precise and Active Hydrogen Therapy Towards Acute Ischemic Stroke”為題，在國際材料科學期刊Advanced Functional Materials（IF=16.836）在線發(fā)表。我院涂盈鋒教授、劉叔文教授、劉坤博士、中山大學材料科學與工程學院彭飛教授為本文的共同通訊作者。我院博士研究生王雙虎和劉坤博士為本文的共同第一作者。該研究受到國家自然科學基金、廣東省青年珠江學者項目的支持。
在此基礎上，該團隊繼續(xù)以鎂微球為核心，引入透明質(zhì)酸水凝膠和生物可降解聚合物PLGA，構建出了可完全降解的鎂-透明質(zhì)酸微馬達用于類風濕關節(jié)炎的治療。制備得到鎂基馬達具有典型Janus結(jié)構，通過原位持續(xù)產(chǎn)生氫氣，其運動速度可達45.7μm/s，從而增強了氫氣主動遞送的效能，提高了其在細胞外和細胞內(nèi)的抗氧化能力。利用超聲引導下的精準注射，鎂基馬達能持續(xù)高效產(chǎn)氫并主動遞送氫氣清除ROS及發(fā)揮抗炎作用。且鎂基馬達的透明質(zhì)酸層對關節(jié)和軟骨具有一定的保護作用，有效地延緩了類風濕關節(jié)炎的進程。該研究成果以“Magnesium-based Micromotors as Hydrogen Generators for Precise Rheumatoid Arthritis Therapy”為題，在美國化學會納米領域期刊Nano Letters (IF=11.238)在線發(fā)表。南方醫(yī)院李穎嘉教授、我院涂盈鋒教授及中山大學彭飛教授為本文共同通訊作者，南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院博士研究生許琮、我院博士研究生王雙虎、南方醫(yī)院碩士研究生王虹為本文的共同第一作者，該研究受到國家自然科學基金、廣州市科技項目的支持。
上述研究的氫動力鎂馬達治療體系具有原位主動遞氫、精準治療的特點，對促進微納米馬達的臨床轉(zhuǎn)化具有積極意義。
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