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为解决帕金森病(PD)治疗难题,伊拉克穆斯坦西里亚大学研究人员开发新型纳米制造系统 [Cs - Alb - Dop],其具备多种优势,有望改善 PD 治疗。
帕金森病(Parkinson’s disease,PD),这一复杂的神经退行性疾病,如同隐匿在人体神经系统中的 “暗箭”,悄无声息地破坏着患者的生活。它主要是由于黑质纹状体多巴胺能神经元的缺失,导致患者出现运动迟缓、静止性震颤和肌强直等典型症状。随着时间的推移,病情逐渐加重,严重影响患者的生活质量。如今,全球约有 700 - 1000 万人饱受 PD 的折磨,而且预计到 2040 年,这一数字将飙升至 1290 万,PD 已然成为全球范围内亟待解决的重大健康问题。
目前,左旋多巴(Levodopa)作为 PD 的主要治疗药物,却存在诸多局限,如半衰期短,患者需要频繁服药,且长期使用还可能引发严重的运动障碍。此外,药物难以有效穿过血脑屏障(blood - brain barrier,BBB),这就像一道坚固的城墙,阻挡了药物进入大脑发挥作用,使得治疗效果大打折扣。因此,开发一种能够高效穿过 BBB、精准靶向大脑、实现药物可控释放且低毒的治疗方法迫在眉睫。
在这样的背景下,伊拉克穆斯坦西里亚大学(Mustansiriyah University)的研究人员挺身而出,开展了一项极具创新性的研究。他们致力于开发一种新型纳米制造系统 [Cs - Alb - Dop],该系统由壳聚糖(chitosan)、白蛋白(albumin)和多巴胺(dopamine)这些天然可生物降解的成分组成,期望利用其生物相容性、可降解性、靶向递送和可控释药等特性,突破 BBB 的阻碍,为 PD 治疗带来新的曙光。最终,他们成功制备并优化了该纳米制造系统,相关研究成果为 PD 治疗提供了全新的策略,在神经治疗领域具有重要意义。
研究人员为开展此项研究,运用了多种先进的技术方法。在纳米系统制备方面,采用改进的方法,精心制备 [Cs - Alb - Dop] 纳米系统。在表征技术上,利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线衍射(XRD)等多种手段,从不同角度对纳米系统的形态、结构、组成等进行深入分析;借助 Zetasizer Nano ZS 测量纳米系统的粒径和 zeta 电位,以此评估其稳定性;运用 MTT 法进行细胞毒性检测,判断纳米系统对正常细胞的影响;通过透析袋法研究多巴胺的释放情况。
下面来看具体的研究结果:
- 纳米系统的形态与结构:SEM 图像显示,[Cs - Alb - Dop] 纳米系统呈现出光滑的晶体状形态,纳米颗粒大小在 36.86nm - 190.3nm 之间,还形成了球形颗粒簇,这种结构有利于药物的负载和释放,同时也提升了生物相容性。AFM 分析表明,该纳米系统的表面比其各组分更为光滑,粒径分布更为均匀,平均直径为 108.1nm,这一特性对于药物递送的均匀性至关重要。XRD 测量结果显示,制备的 [Cs - Alb - Dop] 纳米颗粒纯净且结晶度高,在 27°Α 处有明显的特征峰,进一步证实了其成功合成。
- 纳米系统的化学组成与相互作用:FTIR 分析详细揭示了纳米系统中各成分的特征峰以及相互作用。多巴胺的特征峰代表了其分子结构中的各类化学键振动,壳聚糖和白蛋白也各自有对应的特征峰。在纳米系统形成过程中,由于氢键等作用,一些基团发生了位移,这表明纳米系统中的成分成功相互作用,形成了稳定的结构。UV 光谱分析发现,纳米系统形成后,吸收峰发生蓝移,这意味着分子间的电子环境发生了改变,进一步证明了纳米系统中各成分之间存在复杂的相互作用。
- 纳米系统的关键参数:该纳米系统的平均粒径为 49.4 ± 9.9nm,处于理想的纳米尺度范围(小于 200nm),有利于在生物体内发挥作用。其 zeta 电位为 + 73mV,表明纳米系统稳定性良好,能够通过吸附介导的内吞作用有效穿透 BBB。此外,纳米系统的包封率为 74.31 ± 0.29%,载药效率为 14.78 ± 0.37%,这些数据说明纳米系统对多巴胺具有较好的包裹和负载能力。
- 多巴胺的释放特性:研究人员通过透析袋法模拟不同生理环境,研究多巴胺的释放情况。发现在酸性环境(pH 5.4)和生理条件(pH 7.4)下,多巴胺均能持续释放,且在 pH 5.4 时释放速度更快,96h 内实现了持续释放,这一特性有助于在特定的生理环境中精准释放药物。
- 纳米系统的生物安全性:MTT 细胞毒性实验结果令人欣喜,[Cs - Alb - Dop] 纳米系统在正常细胞中的细胞毒性水平始终未超过 20%,IC50值较低,表明其生物安全性较高。同时,血液相容性评估显示,该纳米系统的溶血率呈浓度依赖性,为进一步研究其在体内的安全性提供了重要参考。
研究结论和讨论部分指出,这种新型纳米制造系统 [Cs - Alb - Dop] 成功突破了 BBB,为治疗 PD 带来了新的希望。白蛋白的加入不仅增强了纳米系统对抗 PD 的效果,还对神经细胞健康起到了积极的支持作用。综合各项分析,如粒径、包封率、细胞毒性和血液相容性等评估结果,充分证实了 [Cs - Alb - Dop] 纳米系统在治疗 PD 方面的巨大潜力。不过,研究也发现,当纳米系统浓度超过一定限度时,可能会导致动物肾功能障碍,这主要是由于活性氧(ROS)或多巴胺醌的细胞毒性作用。因此,后续还需要在实验动物身上进一步研究 ROS 的影响程度。此外,研究人员还计划优化纳米系统,提高多巴胺在大脑和肝脏中的释放效率,减少多巴胺能神经元的死亡。值得一提的是,该纳米系统的潜在应用并不局限于 PD 治疗,在其他神经系统疾病的治疗方面也展现出了一定的可能性,有望为神经治疗领域开辟更广阔的天地。