整合纳米粒子-水凝胶双动态网络序贯协同递送木犀草素与Zn2?促进脊髓损伤神经功能修复

《Journal of Nanobiotechnology》：Nano-crosslinked hydrogel facilitates sequential and synergistic luteolin/zinc therapy for enhanced spinal cord repair

　　

摘要

脊髓损伤（SCI）的复杂病理进展以时空动态性为特征，因此需要能够适应微环境的序贯和协调治疗。然而，药物生物利用度低和释放不受控制始终是高效恢复面临的挑战。本研究提出了一种整合纳米粒子-水凝胶平台，用于抗氧化剂木犀草素（Lut）和金属神经调节剂 Zn2? 的序贯和协同递送。多酚骨架纳米粒子通过一锅法制备，使用 Zn2? 作为介导剂以有效递送 Lut。该纳米粒子兼具高效的 Lut 载体和可注射水凝胶（Lut-Gel）的结构交联剂双重功能，Lut-Gel 基于由纳米粒子介导的动态共价儿茶酚-硼酸酯交联和离子配位双重网络形成。Lut-Gel 表现出微环境响应行为，实现了抗氧化剂 Lut 和神经发生调节剂 Zn2? 的协同及序贯可控释放。在 pH/ROS 条件下，Lut 的累积释放量从 29.4 ± 2.1%（生理条件）增至 85.1 ± 2.8%，同时 Zn2? 表现出无爆发动力学的渐进释放特征。这有助于介导动态的 SCI 病理变化，同时克服了疏水性 Lut 递送效率低以及无控制的 Zn2? 爆发释放带来的毒性风险。在大鼠横断脊髓损伤模型中，Lut-Gel 显著减轻了早期炎症和氧化反应。该治疗增强了轴突再生并抑制了胶质疤痕形成。大量轴突纤维在损伤后经历了有效的重塑，恢复的神经组织伴随突触传递功能的恢复。与 SCI 组相比，Lut-Gel 组的 BBB 评分达到 9.5，确认了显著的功能恢复。最后，Lut-Gel 通过共价和离子配位双动态网络锚定的纳米粒子，有效促进了神经功能恢复。总之，本研究建立了一个整合药物递送与离子介导调节的自适应治疗平台。该策略为管理 SCI 及其他神经疾病的复杂病理生理学提供了有前景的途径。

图形摘要

脊髓损伤（SCI）的复杂病理进展以时空动态性为特征，因此需要能够适应微环境的序贯和协调治疗。然而，药物生物利用度低和释放不受控制始终是高效恢复面临的挑战。本研究提出了一种整合纳米粒子-水凝胶平台，用于抗氧化剂木犀草素（Lut）和金属神经调节剂 Zn2? 的序贯和协同递送。多酚骨架纳米粒子通过一锅法制备，使用 Zn2? 作为介导剂以有效递送 Lut。该纳米粒子兼具高效的 Lut 载体和可注射水凝胶（Lut-Gel）的结构交联剂双重功能，Lut-Gel 基于由纳米粒子介导的动态共价儿茶酚-硼酸酯交联和离子配位双重网络形成。Lut-Gel 表现出微环境响应行为，实现了抗氧化剂 Lut 和神经发生调节剂 Zn2? 的协同及序贯可控释放。在 pH/ROS 条件下，Lut 的累积释放量从 29.4 ± 2.1%（生理条件）增至 85.1 ± 2.8%，同时 Zn2? 表现出无爆发动力学的渐进释放特征。这有助于介导动态的 SCI 病理变化，同时克服了疏水性 Lut 递送效率低以及无控制的 Zn2? 爆发释放带来的毒性风险。在大鼠横断脊髓损伤模型中，Lut-Gel 显著减轻了早期炎症和氧化反应。该治疗增强了轴突再生并抑制了胶质疤痕形成。大量轴突纤维在损伤后经历了有效的重塑，恢复的神经组织伴随突触传递功能的恢复。与 SCI 组相比，Lut-Gel 组的 BBB 评分达到 9.5，确认了显著的功能恢复。最后，Lut-Gel 通过共价和离子配位双动态网络锚定的纳米粒子，有效促进了神经功能恢复。总之，本研究建立了一个整合药物递送与离子介导调节的自适应治疗平台。该策略为管理 SCI 及其他神经疾病的复杂病理生理学提供了有前景的途径。

图形摘要