基于姜酚负载壳聚糖纳米粒的多功能靶向治疗系统在结肠癌、细菌感染及氧化应激中的协同作用研究

【编辑推荐】本研究针对结肠癌治疗耐药性、肠道细菌感染及氧化应激三大难题，开发了姜酚(GN)负载壳聚糖纳米粒(GN@CsNPs)多功能平台。该制剂在pH 4.2条件下72小时累积释放率达98.5%，对HCT-116细胞的IC50为73.2 μg/mL，对大肠杆菌抑菌圈达19±0.36 mm，自由基清除率83.0%（1000 μg/mL），分子对接显示GN与mTOR(-6.1 kcal/mol)和gtfB(-6.1 kcal/mol)高亲和力结合，为结肠疾病综合治疗提供新策略。

　　

在全球范围内，结肠癌持续威胁人类健康，其发病率高居恶性肿瘤第三位，而肠道细菌感染每年导致160万人死亡。更严峻的是，耐药菌株的涌现使传统抗生素失效，化疗药物又面临生物利用度低和全身毒性的困境。研究发现，具核梭杆菌(F. nucleatum)等病原体不仅引发感染，还能通过抑制铁死亡促进肿瘤耐药，pks基因岛阳性大肠杆菌甚至分泌基因毒素诱发癌变。面对这些交织的难题，天然活性成分姜酚(GN)因其广谱抗癌抗菌特性备受关注，但其水溶性差、化学不稳定的缺陷制约了临床应用。

University of Tabuk的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表突破性研究，通过将GN封装于壳聚糖纳米粒(CsNPs)，构建了能同时靶向结肠癌、清除病原菌和缓解氧化应激的"三位一体"纳米平台。研究采用离子凝胶法制备纳米粒，通过MTT法评估细胞毒性，琼脂扩散法测定抗菌活性，DPPH法分析抗氧化能力，并运用分子对接揭示作用机制。

【结果与讨论】
纳米特性表征：优化后的GN@CsNPs粒径为189.3±12.6 nm，zeta电位+32.1 mV，包封率81.3%，在模拟胃液(pH 1.2)中2小时仅释放15%，而在结肠pH(4.2)下8小时释放60%，实现精准递送。

抗癌效能：250 μg/mL剂量下对HCT-116细胞抑制率达93.4%，诱导凋亡同时下调mTOR通路，分子对接显示GN与mTOR结合能(-6.1 kcal/mol)优于雷帕霉素。

抗菌表现：对大肠杆菌和肠炎沙门氏菌的抑菌圈分别达19±0.36 mm和21±0.82 mm，2×MIC浓度下15-30分钟即可完全灭菌，机制上通过抑制gtfB酶(-6.1 kcal/mol)破坏生物膜。

抗氧化作用：1000 μg/mL时DPPH清除率83.0%，IC₅₀(30.9 μg/mL)为游离CsNPs的1/7，归因于GN酚羟基的电子供给能力。

该研究创新性地整合天然药物化学与纳米技术，GN@CsNPs的pH响应特性解决结肠靶向难题，其"一石三鸟"作用模式为多病因复杂疾病提供新治疗范式。特别值得注意的是，纳米载体使GN生物利用度提升3.2倍，且Cs的黏膜粘附性延长药物驻留时间。分子机制上首次证实GN双重靶向mTOR和gtfB的协同效应，为开发基于天然产物的多靶点药物奠定基础。这项来自沙特阿拉伯的研究为中东地区高发的结肠疾病提供了经济有效的解决方案，其技术路线可扩展至其他多酚类药物的递送系统开发。