经鼻给予的纳米脂质体能够高效递送干扰素λ,并增强其在黏膜中的滞留效果,从而发挥抗病毒作用
《BIOMATERIALS RESEARCH》:Intranasal Nanoliposomes Delivering Interferon Lambda with Enhanced Mucosal Retention as an Antiviral
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时间:2025年11月22日
来源:BIOMATERIALS RESEARCH 9.6
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抗呼吸道病毒纳米脂体递送系统研究。开发含CS的阳离子脂体(NLp@IFN-λ)增强IFN-λ鼻内递送,通过静电作用提高黏膜穿透率,减少蛋白降解。体外实验证实NLp@IFN-λ能激活A549细胞ISGs表达,无细胞毒性。体内模型显示鼻给药NLp@IFN-λ使流感病毒载量降低94.8%-98.3%,延长蛋白驻留时间至90分钟以上。该平台平衡了黏膜粘附与穿透能力,为呼吸道病毒预防提供新方案。
呼吸道病毒感染仍然是全球公共卫生领域面临的重要挑战,影响着数百万人的健康,并且在某些情况下会导致严重的疾病后果。面对这一问题,科学家们一直在探索更有效的预防和治疗方法。在众多抗病毒手段中,干扰素(interferons, IFNs)因其在抗病毒免疫反应中的关键作用而备受关注。其中,Ⅲ型干扰素(IFN-λ)因其对呼吸道病毒的显著抑制作用,同时减少全身性炎症反应的特性,被认为是一种具有前景的抗病毒治疗剂。然而,IFN-λ在临床应用中面临诸多挑战,例如其在黏膜中的快速清除、黏膜穿透能力有限以及易受蛋白酶降解等问题。因此,开发一种有效的鼻腔给药平台,以增强IFN-λ的黏膜滞留能力和生物活性,成为当前研究的重点。
为了解决这些问题,研究人员提出了一种基于纳米脂质体的鼻腔给药系统,称为NLp@IFN-λ。这种系统通过将IFN-λ包裹在带有阴离子特性的脂质体中,并结合具有黏膜粘附性的多糖壳聚糖(chitosan, CS)来实现更高效的药物传递。这种设计不仅能够提高IFN-λ在鼻腔黏膜中的滞留时间,还能有效防止其在黏液中的快速清除,从而增强其抗病毒效果。在实验中,研究者首先通过薄膜水化法合成含有IFN-λ的阴离子脂质体,并通过添加CS来形成NLp@IFN-λ复合物。结果表明,通过调整CS的分子量和脂质体与CS的比例,可以优化纳米脂质体的性能,使其在黏液中具有更好的穿透能力,同时实现更持久的药物释放。
进一步的实验结果显示,NLp@IFN-λ在体外实验中能够成功激活干扰素刺激基因(interferon-stimulated genes, ISGs),且不会引起细胞毒性。这表明,该系统在维持IFN-λ生物活性方面表现良好,能够有效促进细胞对病毒的防御机制。在体内实验中,研究人员通过鼻腔给药方式,观察到NLp@IFN-λ在鼻腔组织中具有较长的滞留时间,并显著降低了流感病毒(influenza A virus, IAV)在鼻腔中的载量。此外,与未包裹的IFN-λ相比,NLp@IFN-λ在鼻腔和肺部等下呼吸道部位表现出更强的抗病毒效果,这可能与其在黏液中更持久的释放和更高的黏膜滞留能力有关。
在对不同CS分子量的实验中,研究发现低分子量CS(LCS)在纳米脂质体中表现更优。当使用LCS时,纳米脂质体在黏液中能够实现更高效的穿透和更持久的释放,而高分子量CS(MCS)虽然也能增强黏膜粘附性,但可能导致药物释放速度减缓。这表明,在设计鼻腔给药系统时,CS的分子量和添加比例是关键参数,需要根据实际应用需求进行优化。此外,研究还通过冷冻透射电镜(cryo-TEM)等技术,证实了NLp@IFN-λ具有均匀的球形结构,表明其在形成过程中保持了良好的稳定性。
在细胞实验中,研究人员使用了多种细胞系,包括SKOV3、MDA-MB-231、A549、N2A和NIH-3T3,以评估NLp@IFN-λ的细胞毒性。结果显示,即使在较高的脂质浓度下,细胞存活率仍然保持在92.5%以上,表明该系统在体外具有良好的生物相容性。进一步的实验表明,NLp@IFN-λ能够有效激活A549细胞中的ISGs,如ISG15、USP18、BST2和MX1,且其效果与未包裹的IFN-λ相当,说明其生物活性未受到显著影响。同时,实验还发现,NLp@IFN-λ不会被细胞内化,这表明其主要通过与细胞膜上的受体结合发挥作用,而不是进入细胞内部,从而减少了可能的副作用。
在体内实验中,研究人员通过鼻腔给药方式将NLp@IFN-λ引入小鼠体内,并利用荧光标记技术追踪IFN-λ在不同组织中的分布情况。结果显示,NLp@IFN-λ主要在鼻腔组织中积累,并且其荧光信号在90分钟内比未包裹的IFN-λ高2.1倍,表明其在鼻腔中的滞留时间更长。同时,荧光信号在鼻腔中持续存在,而未包裹的IFN-λ则迅速被清除,进一步验证了NLp@IFN-λ在黏膜中的高效滞留和释放能力。此外,免疫组化实验显示,NLp@IFN-λ在呼吸道上皮组织中表现出明显的局部分布,而嗅觉上皮组织中则未观察到显著信号,这说明该系统能够减少对中枢神经系统的影响,从而降低潜在的副作用。
在抗病毒效果评估方面,研究人员采用流感病毒感染模型,测试了NLp@IFN-λ的体内效果。结果显示,与未包裹的IFN-λ相比,NLp@IFN-λ在鼻腔组织中能够显著降低病毒载量,减少病毒在上呼吸道的复制,同时还能有效阻止病毒向下呼吸道的传播。这表明,NLp@IFN-λ不仅在局部具有强效的抗病毒作用,还可能在全身范围内发挥一定的预防效果。此外,不同剂量的NLp@IFN-λ在不同组织中的表现也显示出剂量依赖性,表明该系统在不同部位的抗病毒效果可能因剂量不同而有所变化。
综上所述,NLp@IFN-λ作为一种新型的鼻腔给药平台,展现了在呼吸道病毒感染预防和治疗中的巨大潜力。其通过优化脂质体的组成和CS的添加比例,实现了对IFN-λ的高效包裹和可控释放,同时在体外和体内实验中均表现出良好的生物活性和低细胞毒性。更重要的是,该系统能够有效增强IFN-λ在鼻腔黏膜中的滞留时间,提高其在上呼吸道中的抗病毒效果,并减少对下呼吸道和中枢神经系统的潜在影响。这些特性使其成为一种理想的非侵入性抗病毒制剂,尤其适用于需要快速响应和局部作用的呼吸道感染场景。未来,随着进一步的优化和临床试验的推进,NLp@IFN-λ有望成为应对新型呼吸道病毒的重要工具,为全球公共卫生提供新的解决方案。
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