一种新型姜黄素脂质体温敏水凝胶平台的构建、优化与皮肤应用评价

《Cells》：Precise CRISPR/Cas9 and Cas12 Correction Using Lipoplexes in Retinal Models Derived from Patients with Inherited Retinal Dystrophies Laura Siles, Sheila Ruiz-Nogales, Pilar Méndez-Vendrell and Esther Pomares

本文报道了一种新型姜黄素(Cur)载脂质体温敏水凝胶(Cur-Lip-TSH)平台的开发与评价。研究采用响应面法(RSM)优化了基于泊洛沙姆407(Pluronic?F-127)、甘油和藻酸盐的热敏水凝胶(TSH)处方。所得系统兼具快速的溶胶-凝胶转变、适宜的流变学性质和细胞相容性，对多种皮肤致病菌（如金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌）具有显著抗菌活性，且无刺激性。该工作为改善疏水性药物姜黄素的透皮递送，治疗皮肤炎症、感染及促进伤口愈合提供了有前景的新策略。

　　

引言

水凝胶因其高含水量、良好的生物相容性、温度敏感性等特点，在生物医学领域特别是药物递送中极具吸引力。然而，传统水凝胶在应用中仍面临突释、对疏水性药物包封率低以及对皮肤角质层复杂几何结构适应性差等挑战。为克服这些局限，研究者们致力于开发智能响应性水凝胶（如热敏、pH响应性水凝胶）或将纳米载体（如脂质体）整合入水凝胶基质中，以改善药物稳定性与释放行为。姜黄素(Cur)是一种具有强效抗氧化、抗炎、抗菌及促伤口愈合活性的天然多酚，但其水溶性差、体内外稳定性低、皮肤渗透性弱等缺点限制了其临床应用。本研究旨在开发并系统优化一种基于泊洛沙姆407(Pluronic^?F-127)、甘油和藻酸钠的热敏水凝胶(TSH)平台，并将其用于递送姜黄素脂质体(Cur-Lip)，以期构建一种高效、安全的皮肤外用递送系统。

结果与讨论

实验设计与数据分析

研究采用响应面法-中心复合设计(RSM-CCD)优化了TSH的处方。考察的独立变量为Pluronic^?F-127浓度(X₁)、甘油浓度(X₂)和藻酸钠浓度(X₃)，响应变量为胶凝时间(Y₁)和粘度(Y₂)。方差分析(ANOVA)表明，构建的模型高度显著(p<0.0001)，R²均为0.99，具有良好的预测能力。响应曲面图显示，胶凝时间主要受Pluronic^?F-127浓度影响，而粘度则主要受藻酸钠浓度控制。

优化模型的验证

通过期望函数法得到的最优处方为：Pluronic^?F-127 22% (w/w)、甘油 5% (w/w)、藻酸钠 0.5% (w/w)。在此条件下，胶凝时间和粘度的预测值分别为80.02秒和374.69 mPa·s，实验验证值分别为86秒和377 mPa·s，预测准确度高，证实了模型的稳健性。

TSH、Cur-TSH及Cur-Lip-TSH的表征

脂质体粒径、多分散指数及包封率

制备的空脂质体(Lip)和姜黄素脂质体(Cur-Lip)粒径均一（PDI<0.3），Cur-Lip的平均粒径为124 nm，对姜黄素的包封率高达78%。

宏观外观与微观结构分析

在室温下，TSH为透明、低粘度的溶胶态，Cur-TSH因含游离姜黄素呈黄色透明，而Cur-Lip-TSH则因含有脂质体而呈现黄色、不透明状态。当温度升至34°C（模拟皮肤表面温度）时，三种制剂均发生可逆的溶胶-凝胶转变，形成半固体凝胶。扫描电镜(SEM)观察显示，TSH具有典型的Pluronic^?F-127多孔网络结构，而载入Cur或Cur-Lip后，冻干样品呈现更致密、有皱纹的圆形结构域。

胶凝时间、粘度、铺展性与pH

所有配方在34°C下均能在81-86秒内快速胶凝。在室温下，TSH和Cur-TSH的粘度相近（~370 mPa·s），而Cur-Lip-TSH的粘度显著更高（698 mPa·s）。在34°C时，粘度均大幅升高，其中Cur-Lip-TSH的粘度最高（~15,400 mPa·s），表明其凝胶强度最大。三种制剂均展现出良好的铺展性（>85 cm²/g），pH值接近中性，适合皮肤应用。

红外光谱(FTIR)分析

FTIR谱图显示，Cur-Lip-TSH复合体系中各组分的特征吸收峰均得以保留，未出现新的特征峰或显著位移，表明各组分间主要为物理包载，无化学键形成。

细胞毒性试验

采用MTT法评估了配方对人永生化角质形成细胞(HaCaT)的细胞毒性。游离姜黄素在高浓度（50, 100 μM）下表现出细胞毒性。相反，空白TSH在所有测试浓度下均表现出优异的生物相容性，甚至可促进细胞增殖。Cur-TSH和Cur-Lip-TSH配方显著减轻了游离姜黄素的毒性，在治疗浓度下细胞存活率保持在安全阈值（>80%）以上。

鸡胚绒毛尿囊膜试验(HET-CAM)

HET-CAM试验用于评估制剂的潜在刺激性。结果显示，阴性对照组（0.9% NaCl）和三种测试制剂（TSH, Cur-TSH, Cur-Lip-TSH）的刺激评分均为0，被归类为“无刺激物”；而阳性对照（0.1% NaOH）则引发严重的血管损伤。该结果表明所开发的制剂具有良好的眼部/皮肤安全性。

抗菌有效性

评估了制剂对金黄色葡萄球菌(S. aureus)、表皮葡萄球菌(S. epidermidis)和铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的抗菌活性。与未处理的对照组相比，所有配方（包括空白TSH）均能显著降低细菌活力。然而，含Cur的配方(Cur-TSH, Cur-Lip-TSH)与空白TSH之间的抗菌效果无统计学差异。这可能由于体外扩散实验中，水凝胶基质本身（如Pluronic^?F-127）限制了细菌粘附和营养物质交换，从而发挥了主导的抑菌作用，而姜黄素的抗菌活性贡献在有限释放时间内未能充分体现。

结论

本研究成功开发并优化了一种新型的、整合了姜黄素脂质体的热敏水凝胶(Cur-Lip-TSH)平台，用于皮肤局部给药。通过RSM-CCD方法获得了具有快速溶胶-凝胶转变和适宜流变学性质的最优处方。脂质体的加入增强了水凝胶的机械强度和结构完整性。该Cur-Lip-TSH系统显示出高包封率、良好的理化特性、优异的细胞相容性、无刺激性以及针对常见皮肤病原体的抗菌活性。尽管Cur-TSH和Cur-Lip-TSH在生物安全性方面表现相当，但脂质体的整合为该系统提供了增强的凝胶特性和多级药物递送的潜力。总之，该平台为克服姜黄素在皮肤应用中的理化限制提供了一个特性明确且生物安全的第二代递送系统，为后续研究其在抗炎、抗氧化、抗感染和促进皮肤再生等方面的应用奠定了坚实基础。