基于自裂解硫化氢与环丙沙星共递送的纳米片增强细菌性角膜炎治疗 （说明：如需更流畅的标题式表达，也可译为"自裂解硫化氢/环丙沙星共递送纳米片用于增强细菌性角膜炎治疗"）

《Journal of Controlled Release》：Self-immolative hydrogen sulfide and ciprofloxacin co-delivery nanosheets for enhanced treatment of bacterial keratitis

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  开发了一种APN激活的自爆炸式纳米抗菌药物。
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  H₂S/环丙沙星（Cip）共递送实现了抗炎/抗菌的协同效应。
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  细菌性角膜炎的角膜修复显著加速。

引言

铜绿假单胞菌（PA）诱导的细菌性角膜炎是角膜感染中最具侵袭性、最严重的形式之一[1]。若不及时干预，感染会迅速恶化并导致灾难性后果，包括角膜穿孔、眼内炎，最终导致永久性视力丧失[2]、[3]。局部使用氟喹诺酮类眼药水是目前PA角膜炎初期经验性治疗的一线有效方案[4]。然而，由于角膜屏障的限制和泪液的快速清除，眼部生物利用度低，其疗效受到限制[5]。尽管这些抗生素制剂能够根除病原菌，但它们无法直接缓解感染部位的过度炎症反应，而这同样可能导致不可逆的角膜损伤。此外，糖皮质激素的联合使用作为抗生素治疗的辅助抗炎手段，其临床获益往往有限，且可能增加继发感染的风险[6]、[7]、[8]。因此，亟需在提高基于氟喹诺酮类药物治疗疗效的同时，同步优化其抗炎潜力。

近年来，纳米眼内递送系统已成为提高氟喹诺酮类生物利用度的公认策略，其通过增强角膜滞留和延长药物释放来实现[9]、[10]、[11]、[12]、[13]。此外，合理地将非甾体抗炎剂掺入这些纳米体系中，已被证明可减轻细菌性角膜炎中的炎症反应，从而促进角膜修复[14]、[15]、[16]。在众多新型抗炎剂中，硫化氢（H₂S）已成为处理眼部炎症的极具前景的候选物质[17]、[18]、[19]。与甾体激素引起的广谱免疫抑制不同，H₂S通过多条途径调控内源性免疫稳态[20]、[21]，不良反应和继发感染的风险更低。用于各类炎症相关眼病治疗的H₂S可控递送系统已有研究报道[22]、[23]，但此类系统尚未应用于细菌性角膜炎的临床治疗实践中。

为弥补这一空白，构建H₂S/氟喹诺酮类共递送系统以增强基于氟喹诺酮类治疗的抗炎疗效是值得尝试的。尽管可以简单地使用常规药物载体将H₂S供体与氟喹诺酮类制剂组合，但这些系统将缺乏对药物递送的精确时空控制，导致疗效有限。因此，各组成部分的递送行为仍需进行合理调控。研究者已报道了多种自爆炸式氟喹诺酮类前药，可响应感染部位的刺激精确递送氟喹诺酮类，显示出优化的抗菌效果[24]、[25]、[26]、[27]。我们课题组此前报道了一种自爆炸式羰基硫（COS）/H₂S供体，可被炎症部位过表达的氨基肽酶N（APN，又称CD13）特异性激活，显示出良好的抗炎疗效[28]。此外，还合成了一种7-羟基香豆素偶联供体，实现了H₂S与模型药物的同时共递送。鉴于PA感染的角膜存在明显的CD13阳性炎症细胞浸润[29]，我们设想类似策略可实现H₂S与氟喹诺酮类在细菌性角膜炎病灶处的精确共递送，从而最大化抗菌和抗炎效果。

本研究合成了一种自爆炸式H₂S/氟喹诺酮类共递送前药（ASCip），其由一个丙氨酸残基、一个4-氨基苄基间隔基和一个通过产COS的硫碳酸酯连接的环丙沙星（Cip）组成（图1）。丙氨酸残基可被APN特异性切割，触发自发的1,6-消除反应，从而实现Cip和COS的同时释放。COS随后被广泛存在的碳酸酐酶（CA）快速转化为H₂S。有趣的是，该前药无需药物载体的辅助即可自组装成纳米片，有望提高药物负载率和眼表滞留。得益于抗菌与抗炎成分的精确共递送，这种无载体纳米抗菌药物不仅在APN激活后能有效消除PA，还表现出显著的体外抗炎活性，并在细菌性角膜炎小鼠模型中显著加速角膜修复过程，为优化眼部细菌感染的治疗提供了有前景的方法。

章节摘要

合成与表征

目标分子ASCip按照图2合成。简要步骤如下：N-(叔丁氧羰基)-L-丙氨酸（BocAlaOH）通过酰胺化与4-氨基苄醇偶联得到化合物1。随后，用O-(4-硝基苯基)碳酰氯硫代物活化化合物1的羟基，得到化合物2。接着，以环丙沙星取代4-硝基苯氧基，随后脱除叔-丁氧羰基（Boc）保护基，得到ASCip。为阐明H₂S的生物学作用

结论

总之，本研究开发了一种无载体纳米抗菌药物，由环丙沙星的自爆炸式硫代氨基甲酸前药自组装而成，具有纳米片形态。该纳米抗菌药物可被炎症部位过表达的APN激活，实现环丙沙星和H₂S的同时可控共递送。凭借抗菌和抗炎特性，该纳米抗菌药物在PA感染小鼠模型中展现出良好的疗效

材料

盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）、氯化钠（NaCl）、二氯甲烷（DCM）、石油醚、乙酸乙酯和硫化氢钠（NaHS）购自国药集团化学试剂有限公司。碳酸氢钠（NaHCO₃）、无水乙醚、硫光气、N-(叔丁氧羰基)-L-丙氨酸（BocAlaOH）、4-氨基苄醇、2-乙氧基-1-乙氧羰基-1,2-二氢喹啉（EEDQ）、三乙胺（TEA）、4-二甲氨基吡啶（DMAP）、N,N-二异丙基乙胺（DIEA），

CRediT作者贡献声明

范荣：写作–审阅与编辑、写作–初稿撰写、方法学、调查研究、形式分析。陆周羽：写作–审阅与编辑、写作–初稿撰写、验证、方法学、调查研究。王雨萱：验证、软件、调查研究。陆雨佳：可视化、调查研究。李冠仪：写作–初稿撰写、资源、调查研究。邵以阳：验证、调查研究。张燕文：写作–初稿撰写、方法学、调查研究。王梓昕：验证，

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

感谢国家自然科学基金委（22375128、22105126）、上海市自然科学基金（22ZR1433500）以及上海交通大学启动经费的支持。感谢John B. Matson博士（弗吉尼亚理工大学）的有益讨论。感谢Ronit Bitton博士（内盖夫本-古里安大学）在冷冻电镜形态表征方面的技术支持，感谢Bolin Tang博士（嘉兴大学）在AFM形态

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