RGD肽修饰羧甲基淀粉纳米囊靶向M细胞的分子机制与递送应用研究

本研究针对口服免疫分子递送效率低下的难题，通过系统探究RGD肽接枝度对羧甲基淀粉(CMS@R)靶向M细胞性能的影响，揭示了其通过整合素α5β1特异性结合的分子机制。研究发现适度RGD修饰可提升M细胞靶向效率达3倍（Papp=8.32×10-5 cm/sec），同时构建的层状纳米囊在胃肠道中保持87.73%的OVA控释率，为口服疫苗设计提供了新材料策略。

　　

在追求无痛免疫接种的时代，口服疫苗因其便捷性成为研究热点。然而，胃肠道恶劣环境导致免疫分子易降解，加之肠道M细胞仅占滤泡相关上皮的10%，使得口服递送效率始终难以突破。更棘手的是，传统载体缺乏对M细胞的特异性识别能力，犹如"盲投"的快递难以精准送达。这些瓶颈促使科学家们将目光投向具有靶向功能的生物材料——其中，含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的RGD肽因其与整合素受体的高亲和性备受关注，但如何平衡靶向性与载体稳定性仍是未解之谜。

针对这一挑战，华南理工大学的研究团队在《Food Wellness》发表创新成果。研究以羧甲基淀粉(CMS)为基材，通过精确调控RGD肽接枝度，构建了系列M细胞靶向材料CMS@R，并系统评估了其分子特性与递送性能。借助分子动力学(MD)模拟和体外M细胞模型，首次阐明了RGD修饰度-靶向效率-材料稳定性的三重关系。

关键技术方法包括：通过EDC/NHS活化法制备不同RGD接枝度的CMS@R；采用流式细胞术和Transwell模型评估M细胞靶向效率；运用GROMACS软件模拟CMS@R与整合素α₅β₁的相互作用；通过层层自组装构建OVA负载的纳米囊，并在模拟胃肠液中测试控释性能。

3.1 材料表征
FTIR和¹H NMR证实RGD成功接枝，元素分析显示氮含量随接枝度增加（CMS@R1达1.12%）。Zeta电位测试揭示RGD引入会降低CMS电负性，这为后续材料相互作用研究奠定基础。

3.2 M细胞靶向特性
CLSM三维重构图像显示CMS@R1在M细胞表面形成显著黄色荧光叠加（靶向效率达5.36×10^-5 cm/sec），较原始CMS提升3倍。竞争实验证实该过程依赖RGD-整合素α₅β₁通路。

3.3 分子机制解析
MD模拟显示CMS@R与整合素α₅β₁结合能(-15.90 kcal/mol)显著强于CMS(-10.97 kcal/mol)。关键发现是RGD肽的Gly-1和Asp-4残基与受体Glu-308/Ser-243形成2-3?短氢键，而CMS链段则稳定了复合物整体结构。

3.4 递送应用验证
选择接枝度适中的CMS@R3(N%=0.50%)构建纳米囊，其在胃液中仅释放5.14%OVA，肠液中累计释放12.13%，意味着87.73%载荷可靶向递送。透射电镜显示该纳米囊在pH 1.2时保持完整球形，粒径约200nm。

这项研究创新性地提出"双参数调控"策略：既通过RGD接枝度控制靶向性，又借助分子量调节材料相互作用。特别值得注意的是，研究发现RGD修饰虽提升靶向效率，但会通过空间位阻效应削弱载体材料的静电相互作用——这一发现为口服递送系统的精确设计提供了全新视角。未来研究需在动物模型中验证该系统的实际免疫效果，并探索CMS分子量与RGD接枝度的最佳配比关系。该成果不仅为口服疫苗开发开辟了新路径，其揭示的"结构-功能"调控规律更为功能性高分子材料设计提供了普适性指导。