可吸入变形纳米胶囊CAT@HPDA：突破黏液屏障的肺部炎症治疗新策略

针对肺部炎症治疗中黏液屏障阻碍药物递送和活性氧(ROS)积聚的难题，苏州大学和同济大学团队开发了具有黏液穿透和ROS清除双功能的CAT@HPDA纳米胶囊。该研究通过优化尺寸(250 nm)和中空结构增强穿透性，整合过氧化氢酶(CAT)提升抗氧化能力，在急性肺损伤(ALI)和慢性阻塞性肺病(COPD)模型中显著降低促炎因子(IL-6/TNF-α/IL-1β)水平，为炎症性肺病治疗提供新思路。

　　

肺部炎症如同城市上空的雾霾，不仅阻碍呼吸，更会引发连锁的免疫风暴。急性肺损伤(ALI)和慢性阻塞性肺病(COPD)这两大呼吸道疾病，每年在全球造成数百万人死亡。传统吸入疗法面临双重困境：气道黏液形成"分子栅栏"阻挡药物渗透，而过量活性氧(ROS)则像失控的野火加剧组织损伤。更棘手的是，炎症本身会刺激黏液过度分泌，形成恶性循环。如何突破这"铜墙铁壁"般的生物屏障，成为肺部靶向治疗的世界性难题。

来自同济大学材料科学与工程学院和上海肺科医院胸外科的Qiang Zhang、Qifan Yu等研究人员，联合苏州大学功能纳米与软物质研究院(FUNSOM)团队，在《Cell Biomaterials》发表创新成果。他们受贻贝粘附蛋白启发，以聚多巴胺(PDA)为"分子装甲"，打造出可变形纳米胶囊CAT@HPDA，巧妙融合"穿甲弹"的穿透力和"灭火器"的抗氧化能力。这种直径250纳米的空心结构能像"液态金属"般变形穿过黏液网格，同时搭载的过氧化氢酶(CAT)可高效中和ROS，实现"破障-灭火"双管齐下的精准治疗。

研究团队采用四大关键技术：1)模板蚀刻法制备不同尺寸(250/600/1100 nm)的中空PDA纳米胶囊(HPDA)；2)多重粒子追踪技术(MPT)量化纳米颗粒在人工黏液中的扩散能力；3)原位液相透射电镜观察纳米胶囊变形行为；4)建立LPS诱导的ALI和香烟烟雾诱导的COPD动物模型评估疗效。通过光漂白实验和共聚焦显微镜证实，250 nm的HPDA-S在黏液中的有效扩散系数(Deff)是同等尺寸实心PDA的3倍。

【尺寸优化与结构优势】通过比较不同尺寸HPDA，发现250 nm的HPDA-S在人工黏液中的平均位移(MSD)最高，光漂白恢复实验显示其荧光强度保留率达85%。

原位TEM捕捉到纳米胶囊穿越黏液时发生的椭球形变形，揭示其中空结构的"柔术"穿透机制。

【协同抗氧化性能】将CAT封装后，CAT@HPDA的H₂O₂清除效率达95.7%，显著高于单独组分(CAT 25.0%，HPDA 9.3%)。银染实验证实蛋白载量达62.9%，且在支气管pH(6.6)和0.3%黏蛋白环境中保持稳定活性。

【急性炎症缓解】在LPS诱导的ALI模型中，吸入CAT@HPDA使肺湿/干重比降低37%，促炎因子IL-6下降68%。流式细胞术显示中性粒细胞(Ly6G⁺CD11b⁺)浸润减少53%，间质巨噬细胞(CD11b⁺CD11c^-)比例趋近正常水平。

【慢性疾病干预】对COPD模型，CAT@HPDA治疗组比CAT+HPDA混合组多恢复28%的峰值呼气流速，组织学显示肺泡结构完整性显著改善。值得注意的是，整合式纳米胶囊在降低单核细胞(CD45⁺CD14⁺)浸润方面展现独特优势。

这项研究开创性地将仿生材料学与纳米医学相结合，其科学价值体现在三维度：技术层面，证实中空结构较实心颗粒的穿透优势；机制层面，揭示ROS清除与免疫调节的协同效应；临床层面，为ALI/COPD提供可转化的吸入治疗方案。正如作者强调，这种"一石二鸟"的设计策略，不仅适用于肺部炎症，更为其他黏膜相关疾病(如囊性纤维化、哮喘)的靶向治疗开辟新路径。未来通过优化表面电荷和弹性模量，有望进一步提升其生物分布特性，推动纳米医学在呼吸系统疾病中的应用进程。