可生物降解窄尺寸纳米水凝胶的酯键交联设计及其在抗真菌药物递送中的应用研究

本研究针对纳米药物载体在生物相容性、稳定性和可控释放方面的挑战，开发了基于酯键交联的窄尺寸纳米水凝胶（E-NHGs）。通过热响应自组装限域聚合技术，实现了20-500 nm可调尺寸的制备，并成功负载两性霉素B（AmB）和姜黄素。实验证明，AmB-E-NHGs对白色念珠菌等病原体的抑菌活性显著优于商业制剂Fungizone，且在小鼠模型中展现出长效缓释特性和低毒性，为抗真菌治疗提供了新型递送平台。

　　

论文解读

背景与挑战
在纳米医学领域，如何平衡药物载体的生物相容性、稳定性和可控释放性能一直是核心难题。传统聚合物纳米颗粒（NPs）常面临“稳定性-生物降解性”的矛盾：过度稳定的材料易在体内蓄积，而快速降解的载体又难以实现长效缓释。尤其对于抗真菌药物两性霉素B（AmB）这类疏水性分子，其水溶性差、毒性高的问题更需创新递送系统。

研究设计与突破
来自以色列的研究团队在《Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine》发表论文，提出了一种基于酯键交联的窄尺寸纳米水凝胶（E-NHGs）。通过将经典交联剂BIS替换为乙二醇二丙烯酸酯（EDDA）或三丙烯酸酯（NTEDTA），结合热响应性单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷（PEO-PPO）嵌段共聚物，实现了单分散纳米颗粒（20-500 nm）的可控制备。研究采用动态光散射（DLS）、原子力显微镜（AFM）和荧光标记技术，系统评估了材料的降解动力学、药物负载能力及体内外抗真菌效果。

关键技术方法

1. 自组装限域聚合：通过升温至75°C诱导疏水核心（NIPAM/PPO）与亲水壳（PEO）的微相分离，形成尺寸可控的预组装胶束。
2. 酶/碱降解实验：采用酯酶和胰蛋白酶模拟生理环境，结合DLS监测粒径变化。
3. 药物负载与释放：通过溶剂挥发法负载AmB和姜黄素，透析袋法测定PBS（pH 7.4）中的释放动力学。
4. 体内模型：使用ICR小鼠构建侵袭性念珠菌病模型，对比E-NHGs与Fungizone的疗效差异。

研究结果

1. 物理化学表征
E-NHGs在25°C和45°C下均保持窄分布（PDI<0.3），且高温下分散性更优。AFM证实其球形形貌，粒径较DLS结果缩小约30%（干燥效应）。负电性zeta电位（-12.9至-28.8 mV）赋予胶体稳定性，而核磁共振（NMR）定量显示交联剂类型显著影响PEO含量与疏水性。

2. 降解性能
碱性条件（pH 12）下，48小时内E₁
-NHGs粒径从400 nm增至1 μm并伴随聚集；胰蛋白酶处理10天后，酯键交联的E-NHGs降解率达45%，显著高于酰胺键交联的A-NHGs（22%），证实酯键可增强代谢清除能力。

3. 药物递送效能
负载实验显示，400 nm的E₁
-NHGs对姜黄素和AmB的载药量（DLC）分别达4.1%和3.8%，优于A-NHGs（2.4%/1.9%）。体外释放曲线表明，E-NHGs在90小时内缓释85%药物，而游离药物6小时即释放80%。共聚焦显微镜观察到CY5标记的E₁
-NHGs在HeLa细胞中缓慢释放姜黄素，3小时后才出现明显解离。

4. 抗真菌应用
AmB-E₂
-NHGs对白色念珠菌（C. albicans）和耳念珠菌（C. auris）的最低抑菌浓度（MIC）比游离AmB降低50%。小鼠模型中，0.5 mg/kg剂量的AmB-E₂
-NHGs治疗组28天存活率达70%，显著高于Fungizone组（30%，p=0.013）。

5. 体内分布
CY7标记的E₂
-NHGs静脉注射后48小时仍广泛分布于裸鼠各器官，肝脏和脾脏荧光信号最强，提示网状内皮系统捕获，但未引发急性毒性。

结论与意义
该研究通过分子设计将酯键引入纳米水凝胶交联网络，解决了“可控降解-长效循环”的矛盾。E-NHGs不仅提升疏水药物负载率，其酶响应特性更可匹配感染微环境的需求。相较于传统制剂Fungizone，AmB-E-NHGs在低剂量下即展现显著生存优势，为侵袭性真菌感染提供了更安全的纳米疗法。未来可进一步探索其在肿瘤靶向递送中的潜力，尤其是利用温度敏感特性实现病灶局部药物控释。