PDA@CeO2纳米颗粒通过调控NOX4-TGF-β/Smad3通路抑制肝星状细胞活化及肝纤维化的治疗潜力

本研究创新性结合PDA@CeO2纳米颗粒与二维剪切波弹性成像（2D-SWE）技术，首次系统验证了该复合材料通过清除活性氧（ROS）、抑制肝星状细胞（HSC）活化及调控TGF-β/Smad3通路，显著延缓CCl4诱导的肝纤维化进程。其双重优势在于：纳米颗粒的抗氧化协同效应（ABTS/DPPH清除率提升）及2D-SWE的无创动态监测能力，为临床肝纤维化诊疗提供了新策略。

　　

纳米材料合成与表征

通过多巴胺自聚合与硝酸铈铵沉淀法成功制备PDA@CeO₂复合纳米颗粒，透射电镜（TEM）显示其粒径为168.76±6.28 nm，表面粗糙度显著高于单一组分。能谱分析证实Ce元素均匀分布，Zeta电位-20.77 mV提示良好稳定性。自由基清除实验表明，PDA@CeO₂的ABTS/DPPH清除效率超越单一组分（P<0.01），但略低于维生素C对照组。

体外机制验证

CCK-8实验证实PDA@CeO₂在2000 μg/mL浓度下仍保持96%细胞存活率。流式细胞术显示其使TGF-β1激活的HSC-T6细胞内ROS降低47.3%（P<0.001）。划痕实验与Transwell迁移分析表明，PDA@CeO₂组细胞迁移率较模型组下降62%，免疫荧光显示α-SMA表达下调4.8倍（P<0.0001）。值得注意的是，DiI标记实验揭示活化HSC对纳米颗粒的摄取率比肝细胞高2.1倍（P<0.001）。

动物模型治疗效应

CCl₄诱导大鼠肝纤维化4周后，2D-SWE检测肝硬度值从基线7.46 kPa升至11.49 kPa（P<0.05）。治疗4周后，PDA@CeO₂组硬度值降至13.64 kPa，显著优于PDA（16.64 kPa）和CeO₂单药组（18.25 kPa）。组织学分析显示：

• 天狼星红染色：胶原面积减少58%

• Masson染色：纤维间隔厚度下降72%

• α-SMA免疫组化：阳性表达降低3.3倍

分子机制解析

Western blot揭示PDA@CeO₂可同步调控多条通路：

1. 氧化应激相关：NOX4蛋白表达下调65%

2. 纤维化标志物：Collagen I和α-SMA分别减少54%和61%

3. 关键信号通路：TGF-β1分泌量下降48%，p-Smad3磷酸化抑制52%

技术整合创新

研究首次将2D-SWE技术应用于纳米药物治疗评估，其5×5 mm ROI区域采样可精准反映肝硬度变化（变异系数<8%）。IR-820标记实验显示纳米颗粒在肝内富集率达峰值（4小时），72小时后代谢完全。

临床转化意义

该策略突破现有治疗瓶颈：

• 时间窗：4周干预可阻断纤维化向肝硬化转化

• 安全性：血清ALT/AST水平恢复至正常范围（P<0.01）

• 监测优势：2D-SWE弹性值变化与组织学评分呈强相关（r=0.89）

未来研究需进一步验证其在非酒精性脂肪肝（NAFLD）等代谢性疾病模型中的疗效，并探索人源化HSC的响应机制。这种"纳米治疗-影像监测"一体化模式为肝纤维化精准诊疗提供了全新范式。