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稿件创新点:
本文介绍了一种兼具靶向性、抗氧化性与高生物相容性的药物递送载体,不仅显著提升了水飞蓟宾的成药性,也为其他疏水性天然药物的肝脏递送提供了新思路。所制备的胶束由一种完全可降解的糖肽聚合物P[(GAGalNAc)3-stat-(GA)4]-b-PTyr17自组装形成,其结构设计实现了靶向递送和协同抗氧化的双重功能,即1)精准靶向肝癌细胞:胶束表面所修饰的N-乙酰半乳糖胺可与肝癌细胞表面高表达的去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)特异性结合,显著提高靶向吞噬效率;2)协同清除活性氧:胶束内核由聚酪氨酸构成,其酚羟基对多种类型的活性氧(•OH,O2•-和 H2O2)具有清除功能,与内部负载的水飞蓟宾协同作用,大幅提升抗氧化效率,为氧化应激相关肝脏类疾病的治疗提供了新策略。
水飞蓟宾作为一种从水飞蓟植物中提取的天然黄烷酮类化合物,具有护肝、抗氧化、抗炎和抗癌等多种药理活性。然而,由于水溶性差、口服吸收率低、生物利用度不佳,限制了其在临床中的广泛应用。为解决这一难题,江南大学生命科学与健康工程学院陈敬华/韦平课题组设计出一种可生物降解的抗氧化糖肽胶束,成功解决水飞蓟宾的递送难题。首先利用开环聚合反应合成了由谷氨酸和酪氨酸组成的多肽骨架,并通过化学修饰将N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)修饰在谷氨酸侧链,合成了具有抗氧化能力和肝脏靶向能力的糖肽胶束,后负载水飞蓟宾,实现肝癌细胞的高效递送,提高了其溶解性、生物利用度和抗氧化活性,并响应氧化环境快速释放药物,协同清除过量活性氧(图1)。

图1 抗氧化糖肽胶束靶向递送水飞蓟宾及其协同清除活性氧机制的示意图。
文章首先表征了抗氧化糖肽胶束(GPMs)的形貌及粒径分布(图2)。透射电子显微镜图像显示GalNAc修饰前后的聚合物均可组装成实心胶束,且经GalNAc修饰后的胶束形态更加规则,粒径分布更为均一,其平均直径为186 nm。此外,文章还系统探究了其胶体稳定性及稀释稳定性,结果显示GPMs在PBS溶液中一周内粒径无明显变化,具有良好的储存稳定性,将GPMs的浓度稀释10倍,测得其粒径分布与原溶液相近,证明GPMs具有优异的抗稀释的能力。

图2 (a) 由PGA7-b-PTyr17自组装形成的胶束的 TEM图;(b) 由P[(GAGalNAc)3-stat-(GA)4]-b-PTyr17自组装形成的糖肽胶束的TEM图和 (c) SEM图;(d) GPMs粒径分布图;(e) GPMs在0.01 mol/L PBS溶液中的稳定性测试;(f) 稀释前后GPMs的粒径分布图。
为实现水飞蓟宾的高效递送,文章系统研究并优化了GPMs对水飞蓟宾的最佳载药条件,并对其药物释放行为进行了监测。通过测定不同水飞蓟宾浓度下的载药率(DLE)及载药量(DLC),并结合粒径分布,确定体系中投入水飞蓟宾的最佳质量浓度为0.8 mg/mL,此时SIL-GPMs的载药率和载药率分别为96.6%和42.9%(图3a-3c)。载药前后胶束的表面电势无明显改变,表明水飞蓟宾主要分布在胶束的疏水核心(图3d)。在体外药物释放实验中,通过向体系中加入H2O2来模拟病灶部位的氧化应激环境,结果表明,相较于游离水飞蓟宾,SIL-GPMs在生理环境下呈缓释特性,在氧化应激环境中,显示出加速的药物释放,为疾病微环境响应的按需释放行为提供了可能(图3e)。
TEAC 是衡量抗氧化能力的标准指标,数值越高,抗氧化能力越强,文中以Trolox为标准品,测定了GPMs、SIL-GPMs和Vitamin C的总抗氧化能力。图3(f)结果显示SIL-GPMs拥有最高的TEAC (1.55 mmol/g),高于同等浓度下的GPMs (0.85 mmol/g),Trolox (1.08 mmol/g)和Vitamin C (0.90 mmol/g)。该结果证明构成胶束疏水核心的聚酪氨酸组分与其所负载的水飞蓟宾存在协同的抗氧化效应,可提升整体的抗氧化效率。

图3 GPMs对水飞蓟宾的(a) 载药率和(b) 载药量测定;(c) 不同水飞蓟宾质量浓度条件下SIL-GPMs 的DLS结果;(d) GPMs和SIL-GPMs的Zeta电位值;(e)在生理条件或过氧化氢刺激的氧化应激条件下水飞蓟宾的累积释放曲线;(f)不同抗氧化剂的Trolox等效抗氧化能力。
文章系统探究了Trolox、Vitamin C、GPMs和SIL-GPMs对多种活性氧的清除能力。研究结果表明,SIL-GPMs对ABTS、过氧化氢、超氧阴离子和羟基自由基的清除率分别为94.85%、43.63%、43.61%和57.61%(图4a-4d)。优于单独的GPMs胶束和商品化的抗氧化剂Trolox及Vitamin C。该结果表明糖肽胶束与内部负载的水飞蓟宾对多种类型的活性氧均具有较高的清除效率。
理想的药物载体应无明显细胞毒性和无溶血反应。图4(e)结果显示,即使 GPMs 浓度升至500 μg/mL时,HepG2 细胞的相对存活率仍保持在85%以上,证明GPMs 对肝癌细胞的毒性极低,生物相容性优异。此外,在测试的浓度范围内(0-100 μg/mL),GPMs 的溶血率始终低于3%,且与阴性对照无明显差异,展现出良好的血液相容性(图4f)。

图4 抗氧化剂对不同类型ROS的清除效率,包括ABTS•+; (b) H2O2;(c) O2•- 和 (d) •OH。不同浓度下的GPMs的 (e) 细胞毒性及(f) 溶血率。
为验证GPMs 对肝癌细胞的靶向性,采用疏水荧光探针尼罗红标记该糖肽胶束,通过激光共聚焦显微镜观察HepG2细胞的摄取情况。图5中蓝色荧光为DAPI染色的细胞核,红色为尼罗红标记的糖肽胶束(NR-GPMs)。随着 NR-GPMs 浓度从31.25 μg/mL 升至125 μg/mL,红色荧光强度逐渐增强,呈剂量依赖性,且荧光围绕细胞核分布。然而细胞在经GalNAc预处理后,红色荧光显著减弱,各浓度组的荧光强度接近空白对照,证明细胞摄取量大幅下降。该竞争抑制结果证实GPMs 对 HepG2 细胞的摄取依赖于其亲水冠层GalNAc配体与HepG2细胞膜上ASGPR的特异性结合。

图5 不同浓度尼罗红标记的GPMs的细胞摄取情况及其胞内定位。 (a) 未经GalNAc预处理;(b) 经过GalNAc预处理。
文章采用流式细胞分析进一步定量验证靶向摄取效率,结果如图6(a)-6(c)所示。在不同浓度的组别下细胞则表现出增强的细胞内的摄取能力,呈现剂量依赖性增强的趋势, NR-GPMs(250 μg/mL)组的阳性细胞比例高达 99.8%。GalNAc预处理组阳性细胞比例显著低于未处理组:当浓度为62.5 μg/mL时,预处理组阳性细胞仅占0.03%,而未处理组达21.1%。上述结果表明,糖肽胶束表面修饰的GalNAc可显著促进HepG2细胞对GPMs的靶向内吞作用。
此外,文章采用H2O2刺激细胞诱导氧化应激,以比较不同抗氧化剂细胞内抗氧化能力。由图6(d)可知,空白对照组绿色荧光最强,即胞内ROS 水平最高。相比之下,就经Vitamin C 、Trolox、GPMs或SILGPMs处理的细胞中绿色荧光均减弱,其中SIL-GPMs的绿色荧光强度最弱,表明SIL-GPMs清除胞内活性氧的能力最强。

图6 (a) 对照组中HepG2细胞侧向散射(SS)和红色荧光(FL2)的散点图;(b) 不同组别的流式直方图结果;(c) 以对照组为基准所筛选出的阳性细胞群体的百分比。(d) 经过不同处理后HepG2细胞的荧光及对应的明场图像。
陈凯硕士研究生是该论文的第一作者,韦平助理研究员、陈敬华教授为共同通讯作者。
Citation
Chen, K.; Wei, P.; Chen, J. H. Antioxidant glycopolypeptide micelles for targeted delivery of silibinin to hepatocellular carcinoma cells. Chinese J. Polym. Sci. 2025, 43, 2051–2060.DOI:10.1007/s10118-025-3429-0
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GMT+8, 2025-12-5 18:27
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