巯基修饰纳米载体增强角膜滞留与抗炎疗效的干眼治疗新策略

《Acta Biomaterialia》：Sulfhydryl-modified nanocarriers enhance corneal retention and ocular anti-inflammatory efficacy in dry eye therapy

本文系统研究了纳米颗粒表面化学（-NH2、-CH3、-COOH、-Mal、-SH、-OH）对眼部药物递送的影响，发现巯基修饰纳米载体（NP-SH）通过非经典内吞途径增强细胞摄取。负载免疫抑制剂FK506的NP-SH通过抑制NF-κB/MAPK通路显著改善干眼模型泪液分泌和角膜上皮完整性，为克服眼部生物屏障提供了创新表面化学设计策略。

　　

亮点

表面功能化纳米载体展现差异化细胞摄取动力学

为系统评估表面功能基团对药物递送性能的影响，我们采用FDA批准的DSPE-PEG两亲性聚合物制备纳米颗粒。通过¹H核磁共振（NMR）、X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）验证了聚合物的结构完整性和独特表面官能团（图S1-S3）。随后通过优化薄膜水化法制备系列功能化纳米颗粒（图2a,b）。所得纳米颗粒均呈现约20纳米的单分散球形结构，表面电荷因功能基团而异（图2c,d）。值得注意的是，所有纳米载体在PBS和细胞培养基中均保持72小时胶体稳定性（图S4）。

通过流式细胞术和共聚焦显微镜评估六种功能化纳米颗粒在树突状细胞（DC2.4）、巨噬细胞（Raw264.7）、黑色素瘤细胞（B16-F10）和角膜上皮细胞（HCECs）中的摄取行为。令人惊讶的是，巯基修饰纳米颗粒（NP-SH）在所有细胞系中均展现最高摄取效率（图2e-g），其摄取量是其他基团修饰纳米颗粒的3-8倍。时间梯度实验显示NP-SH在15分钟即可快速内化，2小时达到摄取平台期（图S5）。这种广谱高效摄取特性暗示NP-SH可能通过独特机制穿越细胞膜屏障。

巯基介导的膜蛋白结合机制解析

为阐明NP-SH高效摄取的分子机制，我们首先评估了经典内吞途径的参与情况。预处理细胞网格蛋白（clathrin）、小窝蛋白（caveolin）和内吞相关抑制剂后，NP-SH摄取未受显著影响（图3a），表明其不依赖传统内吞途径。分子动力学模拟揭示巯基与细胞膜蛋白半胱氨酸残基可形成二硫键（图3b），这种共价键合作用使NP-SH与膜蛋白结合能高达-28.5 kcal/mol，显著高于其他基团（图3c）。表面等离子共振（SPR）实验进一步证实NP-SH与膜蛋白CD44的结合亲和力（KD=3.2 nM）远超NP-NH₂（KD=48.7 nM）和NP-COOH（KD=62.1 nM）（图3d）。这些发现证明NP-SH通过巯基介导的膜蛋白结合实现高效细胞摄取，为纳米载体设计提供了新思路。

结论

本研究确立了巯基功能化纳米载体作为眼部治疗变革性平台的地位。NP-SH载体通过巯基介导的膜重塑机制实现普适性细胞摄取增强，分子动力学模拟揭示了该机制。当负载FK506时，该纳米平台通过延长角膜滞留时间和多层级生物活性实现显著疗效，包括抑制NLRP3/IL-17驱动的炎症、阻断细胞凋亡等。