基于羧甲基壳聚糖和聚乙烯醇的肽功能化微球的物理化学表征及体外评价:有前景的肺部药物递送系统

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Applied Materials Today 7.2

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  为解决肺部感染治疗中耐药菌问题及药物递送局限性,研究人员以 CMCS 和 PVA 为材料,制备负载地塞米松磷酸(Dex-P)并功能化靶向肺细胞与细菌细胞肽的微球(MSs)。结果显示其毒性低、抗菌活性增强,为肺部感染治疗提供新选择。

  在人类健康的版图中,肺部犹如精密运转的 “气体交换工厂”,但 respiratory infections 却像潜伏的破坏者,不断威胁着这个工厂的正常运作。尤其是院内感染,对免疫力薄弱的患者更是雪上加霜,而细菌耐药性的不断升级,如同给治疗戴上了沉重的枷锁。与此同时,传统肺部药物递送面临着药物吸收滞后、药理作用不足、生物利用度低等难题,如何精准高效地将药物送达肺部病灶,成为科学家们日夜攻关的焦点。
为突破这些困境,罗马尼亚研究人员开展了一项颇具创新性的研究。他们以生物相容性和可降解性良好的羧甲基壳聚糖(CMCS)和聚乙烯醇(PVA)为基础,制备了负载地塞米松磷酸(Dex - P,一种模型抗炎药物)并功能化两种特异性肽(靶向肺细胞的 CGSPGWVRC 肽和靶向细菌细胞的 indolicidin 抗菌肽)的微球(MSs),相关成果发表在《Applied Materials Today》。

这项研究采用了几个关键技术方法:通过逆相乳液(W/O)法制备微球;利用 4 - (4,6 - 二甲氧基 - 1,3,5 - 三嗪 - 2 - 基) - 4 - 甲基吗啉氯化物(DMT - MM)作为活化剂,实现 CMCS 与 PVA 之间的酯化反应,并通过 FTIR 光谱对反应进行表征;采用扩散法将 Dex - P 负载到微球中;对微球的物理化学性质(如粒径、Zeta 电位等)进行测定;通过体外实验评估微球对人肺成纤维细胞和小鼠巨噬细胞的细胞生理反应,以及对金黄色葡萄球菌(S. Aureus)和大肠杆菌(E. Coli)的抗菌活性。

结果和讨论


微球的物理化学表征


未功能化的微球具有亚微米级粒径,而肽功能化使微球粒径增大。Zeta 电位在 - 15.7 至 - 19.8 mV 之间,表明通过静电排斥作用实现了强稳定化。FTIR 光谱证实了 PVA 与 CMCS 之间的反应,DMT - MM 作为活化剂成功促进了两者的酯化反应,避免了传统小分子交联剂可能存在的毒性和稳定性问题。

药物负载与释放


以 Dex - P 作为模型药物,通过扩散法将其负载到微球中,为后续的抗炎作用研究奠定了基础。

细胞毒性评价


人肺成纤维细胞和小鼠巨噬细胞对微球的细胞生理反应结果显示,微球具有无毒性至轻微毒性的作用,表明其生物相容性较好,在肺部应用中具有较高的安全性。

抗菌活性研究


肽功能化显著增强了微球对 S. Aureus 和 E. Coli 菌株的抗菌活性,这为应对肺部细菌感染,尤其是耐药菌感染提供了新的思路和方法。

研究结论和意义


本研究成功制备了基于 CMCS 和 PVA 的肽功能化微球,该微球具有合适的粒径、良好的稳定性、较低的毒性和增强的抗菌活性,为肺部感染的治疗提供了一种安全有效的药物递送系统。其创新之处在于通过肽功能化实现了对肺细胞和细菌细胞的双重靶向,有望提高药物在肺部的局部浓度,减少全身不良反应,同时为克服细菌耐药性提供了新的策略。这一研究成果在肺部药物递送领域具有重要的科学意义和应用前景,为进一步开发新型肺部治疗药物奠定了坚实的基础。

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