仿生弹性蛋白样多肽用于多酚捕获及体外鼻黏膜屏障渗透的研究

为解决阿尔茨海默病(AD)治疗中血脑屏障(BBB)限制和大分子药物递送难题，研究人员开发了温度响应性弹性蛋白样多肽(ELPs)，通过模拟鼻黏膜温度(34°C)凝胶化特性捕获模型药物vescalagin(VSG)，增强其穿透鼻黏膜模型的能力。研究发现苯丙氨酸修饰的ELPs具有最佳药物结合性能，含多聚精氨酸标签(10xR)的双嵌段ELP显著提升VSG渗透效率，为无创脑靶向递送提供了新策略。

　　

在对抗阿尔茨海默病(AD)的漫长战役中，科学家们始终被一道天然屏障所困扰——血脑屏障(BBB)。这道由紧密连接的内皮细胞构成的防线，虽然保护了大脑免受有害物质侵袭，却也阻隔了90%以上的治疗药物。尤其对于像多酚类化合物这样具有抗氧化和抗Aβ沉积潜力的分子，其较大的分子量(如模型药物vescalagin的934.63 g/mol)更难以突破BBB。传统口服或静脉给药不仅效率低下，还伴随全身暴露带来的副作用。鼻内给药(IN)因其绕过BBB直达脑部的独特优势成为研究热点，但鼻腔的黏液纤毛清除系统(MCC)和复杂的黏液层又构成了新的障碍。

针对这一系列挑战，来自国外研究机构的研究团队创新性地利用生物工程弹性蛋白样多肽(ELPs)——一种源自天然弹性蛋白的(VPGXG)_n
五肽重复序列构建的智能材料。这类材料不仅具有优异的生物相容性，还能在特定温度下发生可逆的相变。研究人员通过精巧的分子设计，赋予ELPs三重功能：在鼻腔温度(34°C)下凝胶化以抵抗MCC、通过π-π相互作用捕获多酚药物VSG、并促进药物穿透鼻黏膜屏障。

研究采用的关键技术包括：1) 基因工程构建含不同客氨基酸(酪氨酸/苯丙氨酸/丝氨酸/亮氨酸)的ELPs四聚体库；2) 浊度法测定相变温度(T_t
)；3) 下拉实验(pull-down assay)评估VSG结合能力；4) 双嵌段ELP设计结合细胞穿透肽(10xR)；5) RPMI 2650细胞Transwell鼻黏膜模型评估药物渗透。

主要研究结果

1. 四聚体ELP特性表征
   通过比较含不同客氨基酸的ELPs发现，苯环结构的酪氨酸(ELP-Y₄
   )和苯丙氨酸(ELP-F₄
   )修饰的ELPs在SDS-PAGE中呈现更强染色信号，且ELP-F₄
   展现出最接近生理温度的T_t
   (34.5°C)。下拉实验证实含苯环的ELPs对VSG的结合能力显著优于其他变体，这与多酚类药物通过π-π相互作用结合的特性相符。

2. 双嵌段ELP优化设计
   为改善微凝胶稳定性并增强细胞相互作用，研究人员构建了ELP-Y₄
   L₄
   -10xR双嵌段结构：酪氨酸嵌段负责VSG结合和相分离，亮氨酸嵌段维持溶解性并展示10聚精氨酸标签(10xR)。有趣的是，虽然双嵌段设计本身提高了微凝胶稳定性，但10xR标签的引入反而恢复了相变后的聚结行为，这可能与精氨酸残基的电荷相互作用有关。

3. 鼻黏膜模型渗透评估
   在RPMI 2650细胞构建的体外鼻黏膜模型中，10xR标签展现出双重作用：一方面促进ELP与细胞的相互作用，另一方面显著提升VSG在细胞-黏液界面的积累。与无标签ELP或游离VSG相比，ELP-Y₄
   L₄
   -10xR使VSG渗透量增加2.3倍，证实了细胞穿透肽对药物递送的增强作用。

结论与展望
该研究首次将温度响应性ELPs应用于鼻内递送系统，成功实现：1) 生理温度触发的原位凝胶形成；2) 非共价药物负载；3) 黏膜渗透增强的三重功能整合。特别是10xR标签的引入，为平衡微凝胶稳定性与细胞相互作用提供了新思路。未来研究可通过调整苯丙氨酸/酪氨酸比例进一步优化药物结合能力，或结合体内模型评估脑靶向效率。这项发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》的工作，不仅为AD治疗提供了新型递送平台，其模块化设计思路也可拓展至其他中枢神经系统疾病的非侵入性治疗。

（注：全文细节均源自原文，包括Derek W. Nelson等作者的设计策略、实验数据和结论论述，未添加任何推测性内容。专业术语如elastin-like polypeptides(ELPs)、vescalagin(VSG)、transition temperature(T_t
)等均按原文格式保留大小写和上下标。）