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在纳米颗粒用于免疫调节和药物递送时，面临临床前配方重复性差、患者间差异大及临床转化困难等问题。研究人员开展炎症性疾病进展对纳米颗粒生物分子冠（NP corona）影响的研究，发现疾病进展改变 NP corona 组成和免疫激活，这为纳米治疗发展提供依据。
在现代医学中，纳米技术的发展为疾病治疗带来了新的希望，尤其是纳米颗粒在免疫调节和药物递送方面展现出巨大潜力。然而，这条探索之路并非一帆风顺。在临床前研究中，纳米颗粒配方的严谨性和可重复性较差，不同实验之间难以得到一致的结果；进入临床试验阶段，患者之间的个体差异又使得纳米颗粒的治疗效果参差不齐，这导致其临床转化面临重重困难。其中一个关键的影响因素，就是纳米颗粒与血浆中的生物分子相互作用后形成的生物分子冠（biomolecular corona）。这种生物分子冠不仅因人而异，还会随着疾病状态的变化而改变，可它究竟如何影响纳米颗粒的功能，在之前却并不清楚。为了深入探究这一谜题，来自美国马里兰大学医学院（University of Maryland School of Medicine）和马里兰大学药学院（University of Maryland School of Pharmacy）等机构的研究人员展开了一系列研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在动物模型构建方面，采用脂多糖（LPS）诱导的内毒素血症小鼠模型模拟严重全身炎症状态。通过多组学技术，包括蛋白质组学、脂质组学和代谢组学分析，全面鉴定生物分子。利用细胞实验，如巨噬细胞的体外培养和刺激，研究免疫细胞的反应。还借助了抑制剂处理和基因敲除实验，验证信号通路的作用机制 。
炎症动态改变生物分子冠形成和先天免疫细胞相互作用
研究人员选用聚乳酸 - 羟基乙酸共聚物（PLGA）制备 200nm 的纳米颗粒，这种材料已被广泛研究且部分产品进入临床试验或获批。将其与不同时间点收集的 LPS 处理小鼠血浆孵育形成生物分子冠。研究发现，炎症发生后，血浆中促炎细胞因子迅速升高后逐渐下降，总血浆蛋白含量减少。形成的生物分子冠在大小分布和 zeta 电位上有明显变化，且蛋白质指纹图谱也不同，反映出疾病严重程度和进展相关的蛋白质组成差异。同时，纳米颗粒与巨噬细胞的结合动力学也因血浆来源不同而改变，如 8 小时血浆处理的纳米颗粒与细胞的结合显著降低 。
动态纳米颗粒生物分子冠诱导不同的炎症反应
研究人员用不同生物分子冠处理巨噬细胞，检测细胞表型和细胞因子分泌变化。结果显示，3 小时血浆处理的纳米颗粒（3hrPlas_PLGA）使巨噬细胞上共刺激分子 CD80、CD86 和共抑制分子 PD - L1 表达升高，细胞死亡增加，还诱导了肿瘤坏死因子 α（TNFα）等促炎细胞因子的分泌。8 小时血浆处理的纳米颗粒（8hrPlas_PLGA）则主要诱导 PD - L1 表达升高，细胞因子分泌反应较弱。体内实验也证实，3hrPlas 和 8hrPlas 来源的纳米颗粒生物分子冠能显著增加血浆 TNFα 水平 。
多组学分析鉴定生物分子
通过全面的蛋白质组学、脂质组学和代谢组学质谱分析，研究人员发现血浆中多种物质的含量随时间变化，如三酰甘油、溶血磷脂酰胆碱等减少，磷脂酰胆碱等增加。在生物分子冠中，凝血因子、炎症反应蛋白等显著升高。进一步分析确定了一些在 3hrPlas 生物分子冠中特异性升高的蛋白，可能与炎症细胞因子诱导有关。利用 Ingenuity pathway analysis（IPA）整合多组学数据，预测 Toll 样受体（TLR）信号通路和 Fc 受体介导的免疫复合物激活参与巨噬细胞细胞因子反应 。
免疫刺激生物分子冠通过 TLR4 激活诱导细胞因子释放
为验证 IPA 预测的生物分子，研究人员进行了一系列实验。用 NF - κB 抑制剂 Bay11 - 7082 处理细胞，发现可完全抑制 3hrPlas_PLGA 诱导的 TNFα 分泌，表明该细胞因子诱导受 NF - κB 调节。使用 MyD88 抑制剂 TJ - 2010 - 5 预处理巨噬细胞，同样阻止了 3hrPlas_PLGA 诱导的 TNFα 分泌，说明炎症反应依赖 MyD88。用 TLR4 基因敲除（K/O）小鼠的巨噬细胞实验，发现 3hrPlas_PLGA 处理后 TNFα 分泌完全减少，证实 3hrPlas_PLGA 生物分子冠通过 TLR4 激活炎症反应 。
血红蛋白和纤维蛋白原有助于纳米颗粒生物分子冠介导的免疫反应
研究人员基于预测激活 TLR4 和细胞因子诱导的能力，筛选出 3hrPlas 生物分子冠中升高的相关生物分子。选择血红蛋白（Hb）、纤维蛋白原（Fb）和 S100A9 进行进一步测试。实验发现，Hb 本身虽有促炎作用，但在纳米颗粒生物分子冠中其促炎能力可能被屏蔽；Fb 预涂层能剂量依赖性地升高 TNFα 分泌；抑制 S100A9 对 TNFα 分泌影响不显著，表明多种促炎生物分子可能共同作用导致免疫激活 。
综上所述，这项研究深入揭示了全身炎症进展对血浆和纳米颗粒生物分子冠组成的影响，以及后续的免疫相互作用和激活情况。研究表明，疾病进展会导致纳米颗粒生物分子冠的差异形成，显著影响细胞相互作用和免疫激活谱。这些发现为纳米医学领域提供了重要依据，强调应根据疾病相关的纳米颗粒生物分子冠进行配方特异性评估，有助于改进临床前测试和促进潜在的临床转化。不过，该研究也存在一定局限性，如仅聚焦于聚合物纳米颗粒，未来还需在更多纳米颗粒类型、疾病模型以及考虑患者合并用药等方面开展进一步研究，以更全面地理解纳米颗粒生物分子冠的作用机制，推动纳米医学的发展。
