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为解决 mRNA 递送中稳定性与转染效率难题,研究人员开发脂质 - 聚羟基脂肪酸酯杂化纳米颗粒(LPHNP),以 mcl-PHA 替代 PLGA,结合 DOTAP 等成分。结果显示其稳定性高、毒性低,体内分布良好,为 mRNA 递送提供可持续新方案。
在生物医药领域,mRNA 疗法因其在新冠疫苗中的成功应用而备受瞩目,但如何安全高效地将 mRNA 递送至靶细胞仍是制约其发展的关键瓶颈。传统的脂质纳米颗粒(LNP)虽转染效率高,却存在生物降解性不足、储存条件严苛(如需 - 60°C 超低温保存)等问题;而聚合物纳米颗粒稳定性较好,转染能力却远不及 LNP。开发兼具两者优势的递送系统,成为突破现有技术局限的重要方向。
在此背景下,国外研究机构的研究人员开展了一项创新研究,旨在利用生物基材料构建可持续的 mRNA 递送平台。该团队设计了一种基于中链聚羟基脂肪酸酯(mcl-PHA)的脂质 - 聚合物杂化纳米颗粒(LPHNP),以 mcl-PHA 替代传统的聚乳酸 - 羟基乙酸共聚物(PLGA),并结合阳离子脂质 DOTAP 与亲水聚合物脂质(DMG-PEG 或 PEtOx-MA)。研究成果发表在《European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics》,为 mRNA 递送技术提供了新的思路。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过可扩展的微流控技术合成 LPHNP,系统表征其物理化学性质(如粒径、电荷)和生物学特性(细胞毒性、转染效率、血清稳定性),并在 HeLa 细胞、人脑血管内皮细胞(hCMEC/D3)及小鼠模型中进行体内外评估。此外,通过冻干工艺考察颗粒在不同温度下的储存稳定性,并利用静脉注射研究其在小鼠体内的分布与蛋白表达情况。
材料与设计原理
研究选用从恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)发酵获得的 mcl-PHA(如 PHAF10和 PHAGlu),其独特的两亲性结构有助于纳米颗粒形成。通过调控聚合物 - 脂质比例及 mcl-PHA 组成,构建了含阳离子脂质 DOTAP 的 LPHNP 库。亲水聚合物脂质的引入旨在形成颗粒表面亲水层,减少非特异性蛋白相互作用,延长血液循环时间。
理化与生物学特性
实验表明,mcl-PHA 的组成和配比显著影响 LPHNP 的形态与粒径。所制备的颗粒在血清环境中表现出良好的稳定性,且细胞毒性较低。在 HeLa 和 hCMEC/D3 细胞中,LPHNP 展现出与传统 LNP 相当的转染效率,且冻干后在不同温度下储存两个月仍保持性能稳定。
体内分布与稳定性
静脉注射小鼠实验显示,报告 mRNA 广泛分布于各主要器官,血液中蛋白表达有限,表明 LPHNP 可有效抵抗血细胞相互作用,维持结构完整性。这一特性归因于 mcl-PHA 的生物相容性及亲水层的 “隐身” 作用,减少了免疫系统识别与清除。
结论与意义
本研究成功开发了以 mcl-PHA 为核心的 LPHNP 系统,为 mRNA 递送提供了一种可持续、高效且稳定的新平台。相较于 PLGA,mcl-PHA 具有降解不产酸、生物相容性更佳的优势,且避免了复杂的化学修饰步骤。此外,颗粒的冻干稳定性和体内分布特性克服了传统 LNP 的储存与靶向递送难题,为开发可在更温和条件下储存的 mRNA 疗法奠定了基础。该研究不仅拓展了生物基材料在纳米药物中的应用,也为下一代 mRNA 递送系统的设计提供了重要参考,有望加速其在传染病、癌症等领域的临床转化。