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为解决肝纤维化导致的血氨积累及肝性脑病问题，研究人员构建生物相容性水动力 Zn 微马达作为氨趋化平台。其通过水分解反应和自生成 Zn2?梯度驱动，可靶向氨源。体内实验显示能降低肝内氨水平，改善病理微环境，为相关疾病治疗提供新方向。
论文解读
肝脏是人体重要的代谢器官，当肝细胞受损引发肝纤维化时，血氨代谢失衡问题随之而来。氨在体内过度积累，不仅会加剧肝脏病理损伤，还能穿过血脑屏障诱发肝性脑病（HE），导致患者出现行为障碍甚至昏迷。目前，针对高血氨相关疾病的治疗，缺乏精准靶向且高效的解决方案，如何实现氨的定向清除成为医学和生物工程领域的关键挑战。
为攻克这一难题，中山大学材料科学与工程学院的研究团队开展了创新研究。他们设计并构建了一种具有生物相容性的水动力锌（Zn）微马达，将其作为氨趋化平台，旨在通过精准靶向和清除氨来改善肝纤维化及肝性脑病的病理状态。这项研究成果发表在国际知名期刊《Nature Communications》上，为肝相关疾病的治疗提供了全新的思路和方法。
主要关键技术方法
研究采用模板电化学沉积法制备 Zn 微马达，以聚碳酸酯膜为模板控制其尺寸和形态。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散 X 射线光谱（EDX）等手段对微马达的形貌和元素分布进行表征。利用 Z 形玻璃通道和微流控装置构建静态及动态氨浓度梯度环境，观察微马达的趋化行为。建立硫代乙酰胺（TAA）诱导的肝纤维化小鼠模型，通过腹腔注射、静脉注射和灌胃等方式给药，结合血液生化分析、组织病理染色（如天狼星红染色、H&E 染色）、免疫组化及行为学测试（如平衡 beam test、Y 迷宫实验）评估治疗效果。
研究结果
1. Zn 微马达的制备与运动机制
通过电化学沉积法成功制备出长度约 3.07±0.65 μm、直径约 0.41±0.08 μm 的 Zn 微马达，其具有不对称管状结构。在水中，Zn 与 H?反应生成 Zn2?和 H?，形成自生成的 Zn2?浓度梯度和电场，驱动微马达以螺旋前进方式自主运动，平均速度为 1.78±1.02 μm/s。荧光探针实验证实微马达周围存在 Zn2?浓度梯度场，为其运动机制提供了直接证据。
2. 集体趋化动力学
在静态和动态环境中，Zn 微马达均表现出对 NH??H?O 的显著趋化性。在培养皿和 Z 形玻璃通道实验中，微马达能定向迁移至氨源，且氨浓度越高，运动速度和方向性越强。微流控实验显示，在流动流体环境中，微马达仍能向氨源偏移，偏移角度为 33.73±10.88°，证明其在复杂生理环境中的趋化能力。
3. 体外细胞治疗效果
在 AML-12 肝细胞和 HT22 海马神经元细胞实验中，Zn 微马达能显著改善氨诱导的氧化应激损伤。与对照组相比，添加微马达后，细胞内谷胱甘肽（GSH）和超氧化物歧化酶（SOD）水平显著升高，丙二醛（MDA）水平降低，细胞活力和迁移能力明显恢复，表明微马达可减轻氨对细胞的毒性作用。
4. 体内药效评估
在 TAA 诱导的肝纤维化小鼠模型中，静脉注射和灌胃 Zn 微马达均能有效降低血氨和肝氨水平。其中，静脉注射 2 mg/kg 和灌胃 3.5 mg/kg 剂量效果显著，血氨浓度分别降低 44.59% 和 42.13%。肝组织病理显示，微马达治疗组胶原纤维沉积减少，肝纤维化程度显著减轻，肝功能指标（AST、ALT、TBIL 等）明显改善。行为学测试表明，小鼠的运动协调能力和认知功能得到恢复，证明微马达可缓解肝性脑病症状。
5. 安全性评价
Zn 微马达在氨环境中稳定性良好，可在体内降解代谢。溶血实验显示其 hemocompatibility 高，与体内其他含氮分子无明显反应，具有良好的生物相容性。血液中 Zn2?浓度在 24 h 内降至正常范围，主要器官（心、脾、肺、肾）未见明显损伤，证实了其安全性。
研究结论与讨论
本研究开发的 Zn 微马达通过配位反应实现对氨的趋化导航，能精准富集于肝和结肠等氨高浓度区域，通过形成
Zn(NH?)??和
Zn(NH?)??等络离子清除氨，重塑病理微环境。该平台兼具绿色零 waste、靶向性强和生物相容性好等优点，为肝纤维化和肝性脑病的治疗提供了一种智能化、精准化的新策略。其基于趋化反应的通用策略有望拓展至其他化学梯度引导的生物医学应用，为未来个性化精准医疗提供了重要启示。研究结果不仅加深了对微马达在生物体内行为的理解，也为纳米医学在肝脏疾病治疗中的应用奠定了坚实基础。
