胶原杂化肽功能化白蛋白纳米颗粒：动脉粥样硬化分子成像与靶向治疗的新策略

《Journal of Nanobiotechnology》：Enhanced atherosclerosis molecular imaging and therapy with collagen hybridizing peptide functionalized albumin nanoparticles

本研究针对动脉粥样硬化（Atherosclerosis, AS）现有治疗中药物涂层器械存在的药物流失、靶向性差及成本高等问题，开发了胶原杂化肽（Collagen Hybridizing Peptide, CHP）功能化的白蛋白纳米颗粒。通过无铜点击化学反应将CHP与载有吲哚菁绿（ICG）或紫杉醇（PTX）的白蛋白纳米颗粒结合，实现了对斑块内降解胶原的特异性靶向。实验表明，CHP修饰的纳米颗粒可显著增强斑块的光声成像信号，并提升紫杉醇在斑块内的富集浓度，从而有效抑制动脉粥样硬化进展。该研究为AS的精准分子成像和靶向治疗提供了新思路。

　　

心血管疾病是全球范围内的主要健康威胁，而动脉粥样硬化（Atherosclerosis, AS）是其核心病理基础。当前，临床常用的药物涂层球囊（Drug-coated Balloons, DCBs）虽能局部释放紫杉醇（Paclitaxel, PTX）等抗增殖药物，却面临药物在输送过程中大量流失、靶向性不足以及治疗成本高昂等挑战。如何实现药物在斑块内的精准递送和长效滞留，成为提高疗效的关键。

在这一背景下，中山大学第五附属医院彭飞鹏团队联合多学科研究人员，将目光投向了动脉粥样硬化斑块微环境中的关键组分——胶原蛋白。胶原的合成与降解在斑块形成、进展乃至破裂过程中扮演重要角色。尤其是在病变部位，胶原纤维会发生解螺旋形成“降解胶原”，这一变化为特异性靶向提供了可能。研究中采用的胶原杂化肽（Collagen Hybridizing Peptide, CHP）是一种仿生肽，能通过重新形成三螺旋结构特异性结合降解胶原，此前已在多种纤维化疾病模型中显示出靶向潜力。

团队创新性地通过无铜点击化学反应将CHP与两种已临床应用的纳米制剂——载吲哚菁绿（Indocyanine Green, ICG）的牛血清白蛋白纳米粒（ICG@BSA NPs）及载紫杉醇的人血清白蛋白纳米粒（PTX@HSA NPs）进行偶联，构建了兼具靶向、成像和治疗功能的纳米平台。相关成果发表于《Journal of Nanobiotechnology》，研究不仅证实了CHP在人和小鼠动脉粥样硬化斑块中对降解胶原的高亲和性，还通过体内外实验系统验证了该纳米系统在增强斑块光声成像信号、提升药物靶向递送效率以及抑制斑块进展方面的显著优势。

关键技术方法概述

研究首先通过组织荧光染色验证CHP在人体动脉粥样硬化标本及ApoE^-/-小鼠模型中对降解胶原的结合特异性；随后利用无铜点击化学将含叠氮基团的CHP与修饰有DBCO-Sulfo-NHS的白蛋白纳米粒偶联，构建ICG@BSA-CHP NPs与PTX@HSA-CHP NPs；通过动态光散射（DLS）、透射电镜（TEM）及紫外-可见光谱（UV-Vis）对纳米粒的粒径、电位、形态及光学性质进行表征；体内光声成像（Photoacoustic Imaging, PA）和离体荧光成像（Fluorescence Imaging, FL）评估靶向成像效果；高效液相色谱（HPLC）分析斑块内紫杉醇浓度；通过油红O（ORO）、Masson、H&E及免疫荧光染色（α-SMA、CD68）评价治疗效果。

研究结果

胶原降解在动脉粥样硬化中的评估

通过对人动脉标本及ApoE^-/-小鼠模型的组织染色分析，研究发现动脉粥样硬化斑块区域胶原降解程度显著高于正常血管组织（人源标本荧光强度增加5.38倍，小鼠模型增加9.27倍），且Cy3标记的CHP能特异性结合降解胶原，提示CHP作为靶向分子的潜力。

纳米颗粒的构建与表征

成功制备的ICG@BSA-CHP NPs与PTX@HSA-CHP NPs粒径分别为117 nm与136.7 nm，电位约-30 mV，形态均匀稳定。CHP修饰未显著改变纳米粒的紫外吸收特性及光声信号强度，且体外释放实验表明CHP偶联不影响紫杉醇的释放动力学。

体内外成像与靶向验证

动脉粥样硬化模型小鼠注射ICG@BSA-CHP NPs后，颈动脉斑块区域的光声信号强度显著高于非靶向组（短轴信号强度0.15 vs. 0.02），离体荧光成像进一步显示CHP修饰纳米粒在斑块内富集程度提高6倍以上，且信号分布与油红O染色区域高度重合。

靶向治疗效能与生物安全性

PTX@HSA-CHP NPs在斑块内的紫杉醇浓度较非靶向组提高60%（0.2425 μg/mg vs. 0.1512 μg/mg），且治疗6周后显著抑制斑块进展（主动脉斑块面积减少29.5%），同时降低胶原沉积与巨噬细胞浸润。生物安全性评估显示纳米粒主要通过肝代谢清除，未引起显著器官毒性或血液指标异常。

结论与展望

本研究首次将CHP与临床常用白蛋白纳米制剂结合，构建了兼具分子成像与靶向治疗功能的纳米平台。通过精准靶向斑块内降解胶原，显著提升了成像信噪比与药物递送效率，为动脉粥样硬化的精准诊疗提供了新策略。未来有望基于该技术开发新型血管内成像导管或靶向药物涂层器械，推动纳米医学在心血管领域的临床转化。