聚合物基神经保护药物诊疗一体化纳米载体的开发与生物医学应用研究

推荐：针对神经退行性疾病治疗中药物难以突破血脑屏障(BBB)的难题，研究人员开发了基于自乳化溶剂蒸发法(SESE)和层层自组装技术(LbL)的聚合物纳米载体(PCL/AOT)，成功封装钙调磷酸酶抑制剂CsA/FK506，并集成钆标记(PLL-Gd)和罗丹明标记(PLL-ROD)实现MRI/OI双模态成像。该载体粒径<250 nm、包封率~100%，能有效穿透BBB且无细胞毒性，为CNS疾病诊疗提供新策略。

　　

神经退行性疾病的治疗长期面临一个关键瓶颈：绝大多数神经保护药物因无法有效穿透血脑屏障(BBB)而难以到达病灶。BBB作为高度选择性的生理屏障，仅允许分子量<1 kDa的脂溶性物质通过，导致90%以上的中枢神经系统(CNS)药物在临床试验中折戟。更棘手的是，传统给药方式无法实时监测药物分布，使得治疗效果评估成为难题。

针对这一双重挑战，研究人员创新性地将纳米技术与诊疗一体化(theranostics)理念相结合，开发了能同时实现药物递送和影像监控的聚合物纳米载体。研究团队选择钙调磷酸酶抑制剂环孢素A(CsA)和他克莫司(FK506)作为模型药物——这两种免疫抑制剂近年被证实具有神经保护作用，但同样受困于BBB穿透难题。通过自乳化溶剂蒸发法(SESE)构建液态(AOT)和固态(PCL)两种纳米核，结合层层自组装(LbL)技术引入成像元件，最终形成了集治疗与诊断功能于一体的纳米平台。

关键技术包括：1) 采用SESE法制备载药纳米核；2) 通过LbL技术构建含PLL-Gd(磁共振成像)和PLL-ROD(荧光成像)的多层壳结构；3) 使用hCMEC/D3细胞模型评估BBB穿透性；4) 通过LDH释放实验和WST-1检测评估生物相容性；5) 9.4T MRI系统测定弛豫率(r₁/r₂)。

【纳米载体构建与表征】
研究通过优化油相组成(氯仿中含340 g/L AOT表面活性剂和10 g/L PCL)，制备出粒径90-110 nm、PDI<0.15的纳米核。Zeta电位达+60~+75 mV确保静电稳定性，经LbL修饰后最终粒径<250 nm。冷冻电镜显示纳米载体呈规则球形，双分子层结构清晰可见。

【诊疗功能验证】
MRI测试显示含单层PLL-Gd的纳米载体弛豫率r₁达3.71 mM^-1s^-1(AOT核)和3.64 mM^-1s^-1(PCL核)，与临床对比剂相当。含双层PLL-Gd的载体虽r₁略降，但单位纳米粒子对比增强效果提升2.7倍。荧光标记载体在580 nm处呈现典型罗丹明发射峰，共聚焦成像证实其适用于生物分布追踪。

【生物相容性评估】
在SH-SY5Y神经母细胞瘤和原代神经元培养中，稀释40倍以上的纳米载体未显示细胞毒性(LDH释放<15%)。值得注意的是，含钆载体在20倍稀释时对原代神经元活力影响略高于无钆对照组，提示需优化Gd负载量。流式细胞术显示6小时后70%细胞可内化纳米载体，24小时达80%。

【BBB穿透机制】
hCMEC/D3细胞模型证实，两种纳米载体5天内TEER值升至峰值，随后24小时即穿透60%的BBB模型。穿透动力学符合被动转运特征，粒径100-120 nm和PEG修饰被认为是关键因素。研究推测其可能通过小窝蛋白介导的转胞吞作用穿越BBB。

这项研究构建了首个能同时递送CsA/FK506并实现MRI/OI双模态成像的聚合物纳米平台，其突破性体现在三方面：1) 通过SESE-LbL联用技术实现近100%药物包封；2) 模块化设计允许灵活调整成像层数；3) 体内外实验证实其兼具BBB穿透能力与生物安全性。尤为重要的是，该技术解决了神经保护药物"递送不可见"的困境，为阿尔茨海默病、帕金森病等CNS疾病的精准治疗提供了新思路。论文发表于《Molecular Pharmaceutics》，为纳米诊疗制剂开发提供了重要范式。