基于二氧化锰的pH响应型多功能纳米颗粒靶向递送甲氨蝶呤治疗类风湿性关节炎

本研究针对类风湿性关节炎(RA)微环境中缺氧和活性氧(ROS)过表达导致的炎症级联反应，开发了pH响应型多功能纳米颗粒PCM@MnO2 NPs。通过二氧化锰(MnO2)清除ROS并产氧，联合甲氨蝶呤(MTX)抑制炎症因子，实现了RA微环境调控与靶向治疗的协同增效。实验证实该纳米系统可促进巨噬细胞M1/M2极化，显著缓解胶原诱导性关节炎(CIA)模型症状，为RA治疗提供了新策略。

　　

类风湿性关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是一种以滑膜炎症和关节破坏为特征的自身免疫性疾病，其病理过程与缺氧微环境和活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的过度积累密切相关。目前临床常用药物如甲氨蝶呤（Methotrexate, MTX）存在水溶性差、靶向性不足和毒副作用大等问题，而传统纳米制剂又面临降解困难、稳定性差等挑战。更棘手的是，RA复杂的病理微环境使得单一作用机制的药物难以有效逆转疾病进程。

针对这一难题，沈阳药科大学的研究团队设计了一种基于二氧化锰（MnO₂）的pH响应型多功能纳米颗粒PCM@MnO₂ NPs。该系统通过硫酸软骨素（Chondroitin Sulfate, CS）与MTX的静电作用和氢键结合形成纳米载体，进一步负载MnO₂并修饰聚多巴胺（Polydopamine, PDA）外壳。在RA酸性微环境（pH 6.5）下，PDA壳层解离暴露出CS，通过CD44受体靶向炎症巨噬细胞；在细胞内低pH（5.2）条件下释放MTX和MnO₂，后者可分解过氧化氢（H₂O₂）产生氧气，同时清除ROS改善缺氧。这种"一石三鸟"的设计实现了药物靶向递送、微环境调控和炎症抑制的多效协同，相关成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上。

研究采用纳米沉淀法制备CS-MTX复合物，通过碱催化氧化聚合构建PDA包被的MnO₂纳米颗粒。利用动态光散射和透射电镜表征粒径形貌，X射线光电子能谱验证元素组成。体外实验采用胶原诱导性关节炎（Collagen-Induced Arthritis, CIA）小鼠模型，通过ELVIS效应评估关节靶向性，并采用H&E染色、免疫荧光等技术分析治疗效果。

表征与性能验证
制备的PCM@MnO₂ NPs粒径为184.9±2.2 nm，zeta电位-28.8 mV，MTX包封率达73.6%。XPS分析证实Mn 2p_3/2和Mn 2p_1/2特征峰存在，TEM显示球形形貌。PDA修饰显著提升纳米颗粒在血清中的稳定性，pH 5.2条件下48小时药物释放率达82.2%。

ROS清除与产氧能力
MnO₂在酸性条件下可催化分解H₂O₂，300秒内溶解氧浓度达12.8 mg/L。联合PDA的抗氧化作用，纳米颗粒对DPPH、O₂^-、·OH和NO等多种自由基均表现出浓度依赖性清除能力。

细胞实验验证
在LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞中，PCM@MnO₂ NPs通过CD44介导的内化效率比普通巨噬细胞提高2.1倍。Western blot显示其可显著下调TNF-α和MMP2表达，ELISA检测IL-1β水平降低61%。免疫荧光证实纳米颗粒促进M1型（iNOS⁺）向M2型（CD206⁺）巨噬细胞转化。

体内治疗效果
CIA模型小鼠静脉注射DiR标记纳米颗粒后，8小时关节荧光强度达峰值。治疗组踝关节直径缩小37%，关节炎评分从3.8降至1.2。H&E和SO-FG染色显示滑膜增生减少，软骨破坏得到修复。血清TNF-α和IL-1β水平分别下降68%和59%，HIF-1α表达显著降低。

安全性评估
与游离MTX相比，纳米制剂使AST水平降低52%，肝组织病理显示中央静脉充血现象消失。主要器官H&E染色未发现明显毒性，证实其良好的生物相容性。

这项研究创新性地将微环境调控与靶向治疗相结合，通过MnO₂的催化作用和PDA的抗氧化特性，突破了RA治疗中药物递送和微环境改善的双重瓶颈。PCM@MnO₂ NPs不仅提高了MTX的治疗指数，其"清除ROS-缓解缺氧-抑制炎症"的多靶点协同机制更为自身免疫性疾病的治疗提供了新范式。该成果为开发下一代RA治疗制剂奠定了重要基础，其设计理念也可拓展至其他缺氧相关炎症性疾病的治疗领域。