自组装丝素蛋白作为界面增强剂:与非晶磷酸钙协同作用以实现持久的牙本质粘接

《Materials Today Bio》:Self-Assembled Silk Fibroin as an Interfacial Reinforcer: A Synergistic Strategy with Amorphous Calcium Phosphate for Durable Dentin Bonding

【字体: 时间:2025年11月08日 来源:Materials Today Bio 10.2

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  血栓形成涉及红细胞、血小板及白细胞等细胞与vWF、胶原、FXIIIa等分子的复杂相互作用。传统溶栓剂存在靶向性差、清除快、副作用大等问题,新型靶向溶栓策略通过细胞膜(如RBC膜、血小板膜)、特异性受体(如αIIbβ3、GPIb-IX-V复合物、P-selectin)或分子(如vWF、胶原、FXIIIa、ROS、pH、凝血酶、纤维蛋白)实现精准递送。研究展示了多种靶向系统:RBC膜包裹的tirofiban-CREKA纳米颗粒(T-RBC-DTC NPs)通过RGD肽增强血小板靶向;基于血小板膜包裹的r-SAK(PM-r-SAK)显著提高溶栓效率;vWF靶向的微球系统通过纳米抗体特异性结合;胶原靶向的T肽纳米系统利用金属蛋白酶切割;FXIIIa靶向的IR780/FPHM/LK纳米复合物通过多光谱光学成像验证精准递送。此外,pH响应的uPA-Oxd-RGD系统、ROS触发的argatroban纳米颗粒(PNP Arg)以及近红外光热响应的MnO2纳米颗粒(Ma@(MnO2+FTY))等创新策略在动物模型中均表现出高效溶栓和低出血风险特性。未来需结合AI加速纳米载体设计,并加强跨物种临床前模型验证,以推动靶向溶栓技术的转化应用。

  血栓的形成是多种心血管疾病发展的关键环节,包括心肌梗死、中风、深静脉血栓、肺栓塞和外周血管疾病等。尽管近年来溶栓治疗取得了显著进展,但仍然面临血栓靶向性和治疗安全性方面的挑战。例如,过量使用溶栓药物可能导致出血、神经毒性等并发症。因此,深入理解血栓形成的细胞和分子机制对于开发更安全有效的溶栓策略至关重要。目前,血栓形成被认为涉及多个细胞类型和关键分子的协同作用,基于这一认识,科学家们已经开发出一系列针对血栓的靶向溶栓策略,这些策略主要关注于在血栓形成部位实现溶栓药物的定向输送和局部释放。

### 血栓形成的基本机制

血栓的形成可以分为两个主要阶段:初级止血和次级止血。在初级止血阶段,血小板作为初始反应者迅速粘附于暴露的胶原蛋白上,随后通过一系列信号传导过程实现激活和聚集,释放多种活性物质,从而启动凝血级联反应。在此过程中,血小板与红细胞和白细胞之间通过特定的受体-配体相互作用,进一步促进血栓的形成。次级止血阶段则涉及纤维蛋白的形成和血栓结构的稳定化,通过形成致密的纤维蛋白网络来捕获凝血因子和红细胞,最终形成稳定的血栓。

在这一过程中,血小板的激活和聚集是关键步骤。例如,血小板表面的GPVI受体在胶原蛋白的刺激下发生构象变化,促进血小板的激活和聚集。此外,血小板通过GPIb/V/IX复合物与von Willebrand因子(vWF)结合,进一步加强其与血管内皮的粘附作用。vWF在高剪切力条件下与胶原蛋白结合,为血小板提供一个促凝平台,从而启动血栓形成过程。

血栓形成还涉及多个分子的协同作用,如凝血酶(thrombin)、纤溶酶原激活剂(tPA)等。凝血酶在血栓形成过程中起着核心作用,它不仅促进纤维蛋白原转化为纤维蛋白,还通过激活蛋白酶激活受体(PAR)进一步增强血小板的激活。此外,血小板释放的化学因子如P-选择素(P-selectin)能够与白细胞上的P-selectin糖蛋白配体-1(PSGL-1)结合,促进白细胞的募集和炎症反应,这在血栓形成过程中起到重要作用。

### 靶向溶栓策略的发展

近年来,科学家们开发了多种靶向溶栓策略,旨在提高溶栓药物的靶向性和治疗效果。这些策略主要基于血小板、红细胞和白细胞等关键细胞类型,以及vWF、胶原蛋白、凝血酶等关键分子的特性。通过利用这些细胞和分子的特定功能,研究人员能够设计出更有效的药物递送系统,以提高溶栓药物在血栓部位的浓度,同时减少对正常组织的副作用。

#### 红细胞靶向系统

红细胞在血栓形成过程中扮演着重要角色。它们不仅通过其流变学特性影响血栓的形成,还通过与血小板的相互作用促进血栓的稳定。基于这一特性,科学家们开发了红细胞膜包裹的纳米颗粒,以提高药物的靶向性和生物相容性。例如,Zhao等人设计了一种红细胞膜包裹的脱氧核糖核酸-替罗非班(T-RBC-DTC NPs),这种纳米颗粒能够特异性地靶向血栓部位,并通过氧化应激反应实现药物的释放。此外,Xu等人开发了一种基于RGD肽修饰的红细胞膜包裹的纳米颗粒(RGD-RBCM@PPUNPs),该系统不仅能够有效靶向血栓,还能通过超声波刺激实现药物的快速释放,从而提高溶栓效率。

#### 血小板靶向系统

血小板在血栓形成过程中起着核心作用,其表面的多种受体如αIIbβ3和GPIb-IX-V复合物为靶向溶栓提供了重要依据。例如,Hua等人设计了一种基于血小板膜包裹的溶栓纳米颗粒(PM-r-SAK),该系统通过膜挤出法将重组链激酶(r-SAK)包裹在血小板膜中,从而提高其在血栓部位的富集程度。此外,Huang等人开发了一种基于cRGD修饰的脂质体系统(tPA-PEG-cRGD-lip),该系统能够特异性地靶向激活的血小板,并通过光扫描共聚焦显微镜(CLSM)观察其与血小板的结合能力。

#### 白细胞靶向系统

白细胞在血栓形成过程中也起到重要作用,特别是在炎症反应中。例如,Sun等人开发了一种基于白细胞靶向的溶栓系统(C-Lipo/CA),该系统通过封装抗血小板药物并结合反应性氧物种(ROS)响应性聚合物,实现药物的靶向释放和炎症的调控。此外,Burnouf等人开发了一种基于吞噬细胞的靶向溶栓技术,该技术利用多孔聚吡咯烷-聚乙烯亚胺纳米复合物(Ppy-PEI NCs)在近红外光照射下实现局部热疗,从而促进血栓溶解。

### 分子靶向策略

除了基于细胞的靶向策略,科学家们还开发了基于特定分子的靶向溶栓系统。例如,vWF靶向系统利用vWF在血栓部位的高表达特性,通过结合抗vWF纳米抗体和溶栓酶的结构域,实现血栓的特异性识别和溶解。此外,胶原蛋白靶向系统利用胶原蛋白在血栓形成过程中的重要作用,通过设计特定的胶原蛋白结合肽,提高药物在血栓部位的富集程度。

在反应性氧物种(ROS)靶向系统中,科学家们利用ROS在血栓部位的高浓度特性,设计了ROS响应性药物递送系统。例如,Zhang等人开发了一种基于硫酮键(TK)连接的纳米颗粒(PNP Arg),该系统在ROS存在下能够释放抗凝药物,从而提高溶栓效果。此外,pH靶向系统利用血栓部位的酸性环境,通过设计pH响应性连接子,实现药物的特异性释放。例如,Li等人开发了一种基于pH响应性连接子的uPA-Oxd共轭物,该系统在酸性条件下能够释放溶栓药物,从而提高其在血栓部位的浓度。

### 未来展望

尽管现有的靶向溶栓策略已经取得了一定的进展,但仍存在一些局限性。例如,许多溶栓系统的验证主要基于体外静态条件和动物模型,难以直接应用于临床。此外,血栓模型往往较为单一,无法全面反映血栓在不同解剖部位的复杂性。因此,未来的研究需要更加注重临床前模型的多样化和临床转化的可行性。

在这一背景下,人工智能(AI)技术的引入为靶向溶栓策略的设计和优化提供了新的思路。AI和机器学习能够通过分析大量数据,预测纳米材料与生物靶点之间的相互作用,从而筛选出具有高结合亲和力的药物候选物。此外,AI还能帮助研究人员识别新的分子靶点,并通过模拟实验加速药物的筛选和优化过程。例如,Rovenchak等人利用深度学习算法探索已知抑制剂的化学空间,生成具有潜在抗凝活性的蛋白C抑制剂候选物。Huang等人则利用AI设计达比加群衍生物,合成三种具有类似生物活性的化合物。

在临床应用方面,AI技术还能用于血栓的识别和诊断。例如,AI可以通过多种成像技术(如CT血管造影和超声成像)检测深静脉血栓(DVT),从而为溶栓治疗提供更精准的指导。此外,AI还能用于临床试验数据的分析,帮助研究人员发现新的治疗模式和优化治疗方案,以提高患者的治疗效果和生活质量。

总之,随着对血栓形成机制的深入研究和靶向溶栓策略的不断发展,未来的溶栓治疗有望更加精准和高效。通过结合先进的纳米技术、生物相容性材料和人工智能技术,科学家们正在探索更有效的血栓靶向治疗方案,以减少并发症并提高治疗成功率。这些策略的进一步发展将为心血管疾病的治疗提供新的思路和方法,有望改善患者的预后并提高治疗的安全性。
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