周菁课题组与合作者构建血流剪切力响应性纳米盘可用于抗血管内皮炎性反应和动脉粥样硬化

　　

 2022年11月20日，北京大学医学部基础医学院生理学与病理生理学系周菁课题组与中国科学院上海药物所甘勇、俞淼荣等合作在Small杂志在线发表了题为Disturbed flow-facilitated margination and targeting of nanodisks protect against atherosclerosis的研究论文。该研究发现盘状纳米颗粒相较于球形纳米颗粒，在体、内外血流剪切力加载模型的扰流区域中富集；以纳米盘装载DNA甲基转移酶抑制剂地西他滨可发挥局部抗炎和抗动脉粥样硬化的效应，并减轻药物的毒副作用，由此说明盘状纳米颗粒可作为心血管治疗靶向药物递送中更优的系统性治疗方案。

图：血流剪切力响应性纳米盘用于抗血管内皮炎性反应和动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是一种累及多血管的全身性疾病，好发于动脉树的特定区域：动脉的分叉和弯曲处。这些区域的血流产生较低且方向不规则的剪切力，通过诱导血管炎症和内皮细胞过度增殖与凋亡等内皮功能障碍，促进动脉粥样硬化发生。而降低扰流引起内皮细胞炎性反应则成为了内皮保护与抗动脉粥样硬化策略开发的关键切入点。纳米给药系统在治疗动脉粥样硬化中能改善局部治疗的效果、降低脱靶器官毒性。通过对其形状、大小和表面化学成分的优化，可使它们实现向特定部位的输送。

此项研究中，研究者制备了圆盘状和球形介孔二氧化硅纳米颗粒(MSND vs. MSNS)，在体外使用“垂直阶梯流体”模型（在同一层面上同时观测扰流和层流状态下不同形状的纳米颗粒的沉积）、血管狭窄微流控模型（实时观测扰流区域中不同形状的纳米颗粒的沉积），在小鼠体内自然发育的层流区（胸降主动脉）和扰流区（主动脉弓）以及对 C57/BL6 小鼠进行颈动脉部分结扎构建体内扰流模型（实时观察在扰流区域的血管中不同形状的纳米颗粒的沉积），以评估形状对载药纳米颗粒靶向递送至血管扰流区域的影响。结果表明MSND优先积聚于促动脉粥样硬化的扰流区域血管内皮，并确定了形状优化和载药纳米颗粒在预防内皮炎症方面的治疗效果。该研究为优化心血管靶向治疗的系统性方案提供力学生物学的基础，并为未来载药纳米颗粒在动脉粥样硬化治疗中的合理设计提供了一定的指导。

北京大学基础医学院周菁研究员与中国科学院上海药物所甘勇研究员、俞淼荣是本研究论文的共同通讯作者。北京大学基础医学院博士后赵川榕、中科院上海药物所研究生李婧伊、北京大学基础医学院人体生理学博士江志同为本文的共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金重大研究计划集成项目、创新研究群体和面上项目等经费支持。周菁课题组长期从事血管稳态和疾病的力学调控机制研究，研究结果发表在在Proc. Nat. Acad. Sci. USA、Biomaterials、Circ Res.等学术期刊。

文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202204694

（北京大学基础医学院）