纳米结构有机片层靶向清除小细胞外囊泡和活性氧以防治放射性黏膜炎

为解决头颈癌放疗患者放射性黏膜炎(RIM)引发的严重炎症反应，中山大学团队开发了CD63适配体功能化的聚甘油胺纳米片(PG-NSA)。该平台通过选择性捕获携带dsDNA的小细胞外囊泡(sEVs)和清除活性氧氮物种(RONS)，有效抑制STING通路激活和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)形成，在动物模型中显著减轻黏膜炎症。这项研究为RIM治疗提供了兼具抗炎和抗氧化功能的新型纳米材料策略。

　　

放射性黏膜炎(RIM)是头颈癌患者放疗后最常见的并发症之一，约62%患者因此住院治疗。这种由电离辐射引发的黏膜损伤不仅导致剧烈疼痛和进食困难，更会通过释放携带双链DNA的小细胞外囊泡(sEVs)触发级联炎症反应。传统治疗方法如抗炎药物和低强度激光疗法仅能缓解症状，无法阻断sEVs介导的STING通路激活这一核心病理机制。更棘手的是，放疗区域同时存在活性氧氮物种(RONS)的爆发性产生，两者共同加剧组织损伤，形成恶性循环。面对这一临床难题，中山大学附属第六医院涂昭星团队与哥伦比亚大学Kam W. Leong教授合作，在《Nature Communications》发表了创新性解决方案。

研究团队采用模板法合成结合适配体修饰的技术路线，首先通过锂离子插层法制备二硫化钼(MoS₂)模板，依次进行聚甘油胺(PG)功能化、谷氨酸交联和酶降解，最终获得无机游离的有机纳米片(PG-NS)。关键创新在于引入CD63适配体构建PG-NSA，使其能特异性识别放疗后高表达的sEVs表面标志物CD63。研究纳入20例RIM患者的鼻腔分泌物样本，通过超速离心分离sEVs，结合纳米颗粒追踪分析(NTA)和Western blot验证其特性。采用HEK-STING报告系统、流式细胞术和免疫荧光等技术评估纳米材料对STING通路、巨噬细胞极化和NETs形成的调控作用。建立25Gy辐射的BALB/c小鼠模型，通过鼻咽灌洗液(NALF)检测、组织病理学和转录组测序(RNA-seq)等多维度验证治疗效果。

【sEVs在RIM中的致病机制】
通过对比放疗前后患者样本发现，辐射使sEVs分泌量增加2.3倍，其中携带的dsDNA含量提升1.8倍。这些sEVs能激活RAW 264.7巨噬细胞的STING-TBK1-IRF3通路，诱导54%细胞分化为促炎的M1型(CD11b⁺/F4/80⁺/CD86⁺)，同时促进中性粒细胞形成NETs（CitH3⁺面积增加15倍）。免疫组化显示放疗小鼠鼻黏膜中IL-6表达提升5.7倍，证实sEVs是RIM炎症放大的关键媒介。

【纳米材料的设计与表征】
原子力显微镜(AFM)显示PG-NSA呈200nm片层结构，zeta电位+18.1mV。X射线光电子能谱(XPS)证实MoS₂模板完全降解。与球形纳米粒PG-NPA相比，PG-NSA的sEVs结合效率提高40%（70% vs 50%），这得益于二维结构更大的接触面积和CD63适配体的特异性识别。体外实验表明，PG-NSA能有效清除DPPH和羟基自由基，并将LPS刺激的RPMI 2650细胞内RONS水平降低68%。

【免疫调节机制】
共聚焦显微镜显示PG-NSA能携带sEVs进入巨噬细胞溶酶体。流式分析证实其使M1型巨噬细胞比例从54%降至30%，优于PG-NS（降至42%）。同时，PG-NSA处理使NETs标志物CitH3和MPO阳性面积减少75%。这些效应与其抑制p-STING和p-IRF3磷酸化的能力直接相关。

【体内治疗效果】
在辐射小鼠模型中，PG-NSA鼻腔给药使鼻咽灌洗液的sEVs水平降低70%，黏膜厚度保留率达对照组的2倍。转录组分析发现其逆转了辐射诱导的1467个差异表达基因，特别是恢复黏蛋白型O-糖基化等上皮修复通路。舌组织流式显示PG-NSA将巨噬细胞M1/M2比值从2.14恢复至0.66（接近正常值0.43），显著改善组织病理损伤。

这项研究开创性地将二维纳米材料的几何优势与适配体的分子识别特性相结合，突破传统RIM治疗的局限性。PG-NSA的创新性体现在三方面：一是首创"无机游离"设计，通过模板降解确保生物安全性；二是实现sEVs清除与RONS清除的双重功能协同；三是证实纳米片结构比球形颗粒具有更高结合效率。临床转化前景广阔，不仅为RIM提供局部给药解决方案，其STING调控机制对自身免疫性疾病和衰老相关炎症也有借鉴意义。未来研究可进一步优化给药频率，探索与免疫检查点抑制剂的联合应用。这项工作标志着纳米材料设计从单纯药物载体向主动免疫调节器的范式转变。