用于石蒜碱诱导的阿尔茨海默病模型中实现靶向脑部递送并保护神经的乳铁蛋白偶联固体脂质纳米颗粒，该颗粒含有乳香成分

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Frankincense-loaded lactoferrin-conjugated solid lipid nanoparticles for targeted brain delivery and neuroprotection in a scopolamine-induced Alzheimer’s model

　　

法里玛·莫阿扎姆|阿什拉夫阿尔萨达特·哈塔米安-扎尔米|马尔齐·萨巴吉安|哈迪杰·赫兹里|巴赫曼·易卜拉希米·侯赛因扎德|法里巴·霍达戈利|莫卢德·贾利利·沙赫曼苏里|法特梅赫·萨达特·拉希迪

伊朗德黑兰大学新科学和技术学院生命科学工程系

摘要

中枢神经系统疾病仍是亟需解决的重大医疗问题。本研究旨在通过使用表面带有转铁蛋白家族中的乳铁蛋白配体的固体脂质纳米颗粒，来克服药物难以穿过血脑屏障的难题。乳香是一种具有明确神经保护作用且副作用极小的天然化合物，本研究采用微乳法将其包裹在固体脂质纳米颗粒中。最优配方制成的纳米颗粒平均尺寸为103.1±0.9纳米，包封效率为95.2±0.8%，载药量为8.6±0.1%，多分散性指数为0.3±0.08，泽塔电位为-29.2±0.5毫伏。这些优化后的纳米颗粒能够实现持续释放药物，ATR-FTIR光谱也证实了乳铁蛋白已与纳米颗粒结合。为验证其实际应用价值，研究还利用东莨菪碱诱导的阿尔茨海默病动物模型检测了该纳米颗粒的神经保护效果，同时进行了行为测试以及生化和组织学分析。研究结果表明，该纳米颗粒显著提升了乳香在脑部的输送效率，显示出作为中枢神经系统疾病神经保护策略的巨大潜力，且相较于对照组，它还能更有效地保护神经元。总体而言，这些研究结果强调了药物递送系统及配体靶向技术在提升药物治疗效果方面的关键作用。

引言

包括阿尔茨海默病在内的神经系统疾病是全球范围内亟待解决的难题，影响着数以百万计的人群。尽管在阿尔茨海默病治疗方面已投入大量资金，但目前有效的治疗手段仍然有限[1]。现有的干预措施主要只能缓解症状，对疾病进展的抑制作用十分有限，而神经保护策略则着眼于维护神经元结构、减缓其退化。然而由于药物难以穿过血脑屏障，有效的治疗方案依然稀缺[2]。要突破这一障碍，就需要创新性的递送策略，确保药物能够安全高效地送达脑组织。要想将相关疗法用于阿尔茨海默病的预防和治疗，就必须建立一种既能均匀分布药物到脑部，又能最大限度减少副作用的递送系统。鉴于现有递送方式的局限性，开发先进的纳米递送系统对于实现药物的精准靶向释放至关重要[3]。不过，许多递送载体要么会被身体排出，要么无法到达目标组织。最有效的办法之一就是设计出能够特异性结合脑内内皮细胞受体的纳米系统，从而实现药物的精准递送[4]。

目前已有多奈哌齐、利斯明、加兰他敏和美金刚等多种药物被用于治疗阿尔茨海默病，它们是通过作用于乙酰胆碱酯酶和NMDA受体来发挥作用的。但许多研究表明，这类药物可能会引发多种副作用[5]。因此，研究人员开始寻找来自天然来源、副作用较少的治疗药物，比如曲酸[6]、胡椒碱[7]、槲皮素[8]、乳香[9]、姜黄素[10][11]以及大马士革玫瑰提取物[12]。其中乳香是一种从多种乳香树属植物中提取的芳香树脂[13][14]，它具有多种药理作用，包括神经保护、抗阿尔茨海默病、抗癫痫、抗炎、镇痛、抗菌等功效，还可用于增强记忆力、治疗各类炎症疾病以及提升生育能力[15][16][17]。多项研究证明，乳香可通过调节多种生物通路来治疗阿尔茨海默病[18][19][20]，比如它能抑制乙酰胆碱酯酶的活性[21]，还能通过降低海马区的TNF-α水平来减轻神经炎症[22]。系统性给予乳香树提取物及其乳香酸成分，可按剂量和时间依赖性地显著改善大鼠的空间记忆能力[23]。在链脲佐菌素诱导的阿尔茨海默病模型中，长期腹腔注射乳香水提物42天，可显著延长步态穿越潜伏期，并减轻痴呆样症状[24]。

尽管乳香具有诸多益处，但由于其水溶性低、稳定性差，且容易受到光线、空气和高温的影响，其在临床上的应用仍然受到限制[25]。近年来，纳米技术的发展为提升天然化合物的递送效率和功效带来了新的可能，比如固体脂质纳米颗粒的应用。这类纳米颗粒及其他纳米系统可以通过帮助药物穿透生物屏障、提升生物制药性能，以及实现可控的药物释放同时减少副作用，从而提高植物提取物的治疗指数[26]。有研究显示，固体脂质纳米颗粒能够提高难溶草药提取物在脑部的生物利用度，进而增强其神经保护作用。马里内利等人研发的负载辣椒素提取物的固体脂质纳米颗粒，在帕金森病的神经元模型中展现了持续释放和抗氧化作用，这进一步证明了基于天然化合物的固体脂质纳米颗粒配方在神经退行性疾病治疗中的价值[27]。

乳铁蛋白是一种属于转铁蛋白家族的81千道尔顿糖蛋白，由于它对脑部受体具有很强的结合能力，因此有望提升药物穿过血脑屏障的效率。它存在于大脑的多种细胞中，包括胶质细胞、神经元以及微血管，因其抗炎特性而被认为对治疗阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病具有积极作用[28][29]。最新研究还表明，通过设计能够靶向转铁蛋白受体或相关受体的抗体，可以显著提升药物穿过血脑屏障的能力[30]。

在本研究中，我们对所设计的乳香-乳铁蛋白固体脂质纳米颗粒平台进行了体外和体内特性分析。研究内容包括评估其载药效率、配体结合情况，以及该纳米颗粒在体外释放乳香的效果。此外，我们还利用东莨菪碱诱导的学习记忆功能缺陷动物模型，评估了这种旨在安全精准地将药物递送至脑部、同时突破血脑屏障且副作用极小的纳米颗粒的神经保护潜力。预计乳铁蛋白配体与其受体之间的胶体化学相互作用，能够促进血脑屏障处的受体介导内吞作用。研究过程中进行了行为测试、生化分析和组织学分析，并将结果与仅使用乳香的对照组进行了对比。

章节节选

材料与方法

盐酸氯胺酮、海藻糖、乳铁蛋白、考马斯亮蓝G-250、琥珀酸生育酚、盐酸东莨菪碱、碘化乙酰胆碱和二甲苯嗪均由美国Sigma-Aldrich Chemicals公司提供。二甲基醚、甲醇、柠檬酸钠、盐酸、吐温80和二甲基亚砜则由Merck公司提供。乳香则从伊朗伊斯法罕的Raha Pharmaceutical Company公司获得。乳香的提取是采用96%甲醇进行浸渍法完成的。

物理化学性质（形态、粒径和表面电荷）

场发射扫描电子显微镜图像展示了未结合乳铁蛋白前的纳米颗粒形态（F-SLN；图1a、b）以及结合乳铁蛋白后的形态（F-Lf-SLN；图1c、d）。虽然经过表面修饰后纳米颗粒仍保持原有的形态，但其粒径出现了明显增大，未修饰颗粒的粒径约为20纳米，而结合乳铁蛋白后的粒径则上升到了约113纳米。对比图像可以看出，这些纳米颗粒依然保持着原有的形态特征。

结论

本研究主要探讨了乳香-乳铁蛋白固体脂质纳米颗粒在东莨菪碱诱导的记忆障碍动物模型中的作用。如表1所示，所有固体脂质纳米颗粒的粒径都相对较小，约为20纳米。这一结果反映了配方参数（脂质与药物的比例、表面活性剂浓度）以及制备工艺（热均质化和超声处理）之间的相互作用，这些因素共同促进了脂质相的均匀分散，避免了颗粒聚并。

CRediT作者贡献说明

法里玛·莫阿扎姆：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，可视化，研究指导，方法设计，实验开展，正式分析，数据整理，概念构建，资源协调。阿什拉夫阿尔萨达特·哈塔米安-扎尔米：概念构建，研究指导，资源协调。马尔齐·萨巴吉安：数据整理，正式分析，实验开展。哈迪杰·赫兹里：实验开展，写作——审稿与编辑。巴赫曼·易卜拉希米·侯赛因扎德：研究指导，正式分析。法里巴·霍达戈利：实验开展，写作——审稿与编辑。

关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明

作者仅使用人工智能工具来优化文本语言表达、提升可读性。所有数据、研究结果及科学解读均由作者亲自完成。使用该工具后，作者对文本进行了全面审阅和修改，并对最终内容承担全部责任。

资金支持

本研究未使用任何外部资金支持。

利益冲突声明

作者声明自己不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益关系或个人关联。

所有作者均已阅读并批准了 manuscript 的最终版本，同意将其投稿至《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》期刊。

致谢

作者们衷心感谢所有为实验工作做出贡献的人士。特别要感谢德黑兰大学新科学和技术学院生命科学工程系，感谢他们为研究提供了相应的设施和服务。同时，作者们也感谢伊朗沙希德贝赫什蒂医科大学的神经科学研究中心，感谢他们为作者们提供了与德黑兰大学开展合作研究的宝贵机会。