环糊精包被磁性纳米颗粒在尿毒症条件下的血液相容性研究及其血液净化应用潜力

为解决血液透析难以有效清除蛋白结合型尿毒毒素（PBUTs）的临床难题，研究人员开展了α-、β-和γ-环糊精（CD）修饰磁性纳米颗粒（MNPs）在模拟尿毒症血浆中的血液相容性研究。通过蛋白吸附分析和全血实验证实，CD-MNPs在尿毒症条件下显著降低单位表面积蛋白吸附量，并改善血小板响应性，为开发新型血液净化材料提供了重要依据。

　　

慢性肾脏病（CKD）患者面临的核心挑战是尿毒症毒素的积累，尤其是蛋白结合型毒素（PBUTs）难以通过传统血液透析清除。这些毒素会引发全身炎症、血管病变和血小板功能异常，导致患者生存率显著降低。尽管吸附式血液净化策略被视为潜在解决方案，但材料在尿毒症环境下的血液相容性机制尚不明确。这一问题直接关系到新型血液净化技术的安全性和有效性。

针对这一科学难题，来自加拿大阿尔伯塔大学的研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表了关于环糊精（CD）包被磁性纳米颗粒（MNPs）在尿毒症条件下血液相容性的系统性研究。研究人员通过模拟尿毒症血浆和全血模型，发现CD修饰可显著改善MNPs的血液相容性，甚至观察到血小板功能改善的现象，为开发兼具高效毒素清除能力和生物安全性的血液净化材料提供了关键证据。

研究采用共沉淀法合成α-、β-和γ-CD修饰的Fe₃O₄ MNPs，通过热重分析（TGA）、透射电镜（TEM）和动态光散射（DLS）表征材料特性。利用含26种尿毒症毒素的模拟血浆，结合BCA蛋白定量和免疫印迹分析蛋白吸附谱；采用来自5名健康捐赠者的枸橼酸化全血，通过流式细胞术检测血小板活化标志物CD62P，血栓弹力图（ROTEM）评估凝血功能，并测定溶血率和血常规参数。

3.1 尺寸表征
CD-MNPs的流体力学尺寸（88-97 nm）显著小于裸MNPs（301 nm），ζ电位由+5.04 mV转变为-22.53至-24.90 mV，表明CD修饰有效抑制了颗粒聚集。TEM显示CD涂层使晶粒尺寸从11 nm减小至7-9 nm，且两周内稳定性测试证实涂层无脱落。

3.3 总蛋白吸附量
尿毒症血浆中MNPs的蛋白吸附量（3-5.5 μg/μL）远超健康血浆（0.1-0.25 μg/μL）。但经表面积标准化后，CD-MNPs的吸附量（80 μg/mm²）仍显著低于裸MNPs（270 μg/mm²），β-CD-MNPs表现出最高总吸附量。

3.4-3.6 特异性蛋白吸附谱
免疫印迹揭示尿毒症环境显著改变蛋白吸附模式：

• 补体C3及其片段吸附量增加2-3倍
• 免疫球蛋白G（IgG）重链吸附达最高强度（12级灰度）
• 纤维蛋白原出现异常连接条带，与尿毒症特有的纤维蛋白降解产物相关
• α₂巨球蛋白从几乎不吸附变为高强度吸附（9级）
• 凝血酶原吸附量增加4倍，但抗凝血酶仅轻微增加

3.7 全血血液相容性
在模拟尿毒症全血中：

• 血小板计数呈现升高趋势（p=0.051），反映尿毒毒素抑制血小板粘附的特性
• 平均血小板体积（MPV）在CD-MNPs处理组显著降低，提示可能缓解尿毒症相关的血小板肿胀
• ROTEM显示尿毒症组 clot formation time（CFT）缩短（p=0.074），而α-CD-MNPs使其恢复至近正常水平（p<0.05）
• 流式检测发现CD-MNPs部分恢复ADP诱导的血小板活化（CD62P+比例提升）

这项研究首次系统阐释了CD-MNPs在尿毒症环境下的血液相容性机制。关键发现包括：尿毒症毒素会普遍增加血浆蛋白在材料表面的吸附，但CD修饰可通过空间位阻和负电荷排斥作用减轻这种效应；更令人意外的是，CD-MNPs不仅能维持血液相容性，还可能通过吸附尿毒毒素间接改善血小板功能。这些发现为设计新一代血液净化装置提供了双重启示——既要优化吸附材料的表面化学以控制蛋白吸附，又可利用特定配体（如CD）同时实现毒素清除和血液成分保护。该研究的临床转化前景广阔，特别是作为血液透析的辅助疗法，有望突破当前PBUTs清除效率低下的技术瓶颈。