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研究人员为解决葡萄膜炎治疗难题,开发 mPEG-PCL 修饰的咖啡酸(CA)纳米颗粒滴眼液,效果显著,有望用于临床。
# 纳米胶束滴眼液:治疗葡萄膜炎的新曙光
在眼科疾病的领域中,葡萄膜炎(Uveitis)就像一颗 “定时炸弹”,时刻威胁着人们的视力健康。它是一种发生在虹膜、睫状体、视网膜和(或)脉络膜的炎症性疾病,显著的眼内炎症增加是其标志性特征。一旦发病,若得不到及时有效的治疗,常常会导致视觉 impairment 甚至失明,严重影响患者的生活质量。
目前,非甾体类抗炎药物是临床治疗葡萄膜炎(非感染性)的主要手段,它们能降低眼内炎症因子水平,有效抑制眼部炎症。然而,这类药物就像一把 “双刃剑”,在发挥治疗作用的同时,也带来了严重的副作用,如白内障、青光眼等局部副作用,以及其他全身性副作用,这使得药物的长期有效性大打折扣。因此,研发一种低毒性且有效的抗炎药物迫在眉睫。
随着药学的不断发展,越来越多的天然抗炎药物进入了科研人员的视野,咖啡酸(Caffeic acid,CA)便是其中之一。CA 是一种天然多酚化合物,具有抗氧化、抗炎和免疫调节等多种特性,在治疗炎症性角膜疾病和皮肤疾病方面展现出了一定的潜力。已有研究表明,CA 衍生物通过腹腔注射在大鼠内毒素诱导性葡萄膜炎(endotoxin-induced uveitis,EIU)模型中能有效控制炎症。但是,CA 的水溶性较差,这不仅限制了其抗炎效果,还可能因不溶性颗粒在眼表的存在而引起不适和刺激。如何提高 CA 的溶解度,增强其生物相容性,成为了亟待解决的问题。
为了攻克这一难题,来自山东第一医科大学附属眼科医院、温州医科大学附属第二医院和温州医科大学眼视光学院的研究人员展开了深入研究。他们成功开发出了一种新型纳米配方滴眼液 ——mPEG-PCL 修饰的 CA 负载纳米颗粒(NanoCA),相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在制备方面,采用薄膜水化法合成 NanoCA,这种方法能使 mPEG-PCL 和 CA 有效结合形成纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)观察 NanoCA 的形态,使用 Zetasizer Nano ZS - 90 分析其粒径分布和 zeta 电位,借助高效液相色谱(HPLC)测定药物负载量(LC)和包封率(EE) ,并通过透析法结合 HPLC 研究其体外释放行为。在细胞实验中,运用 MTT 法评估 CA 和 NanoCA 对人角膜上皮细胞(HCECs)和 RAW264.7 细胞的体外细胞毒性。在动物实验方面,构建 EIU 大鼠模型,通过临床评分、组织病理学和免疫荧光等手段评估 NanoCA 的体内疗效。
NanoCA 的制备与表征
研究人员建立了药物 / 聚合物比例为 1/2、1/5 和 1/10 的三组实验来确定 NanoCA 的负载量和包封率。结果显示,1/5 比例的 NanoCA 表现最优,包封率高达 99.17 ± 0.65% ,负载量为 16.55 ± 1.20%。TEM 观察发现,NanoCA 形成了均匀分布的纳米球,平均直径为 42.40 ± 0.22nm。zeta 电位测量值为?0.97 ± 0.22mV,且药物能在 12h 内完全释放。
体外细胞毒性实验
MTT 实验结果表明,CA 对 HCECs 和 RAW264.7 细胞均表现出剂量依赖性的细胞毒性,当浓度达到 800μM 时,细胞活力降至约 50%。而 NanoCA 在浓度高达 400μM 时,对两种细胞系均未表现出明显的细胞毒性,这说明 mPEG-PCL 纳米包封显著降低了天然 CA 的细胞毒性。
体内 EIU 大鼠模型的疗效
研究人员通过给大鼠脚垫注射脂多糖(LPS)建立了经典的 EIU 模型,并立即进行药物治疗。第二天用裂隙灯检查发现,mPEG-PCL 单独使用对 EIU 没有治疗效果,与 PBS 类似;局部给予 5mM 游离 CA 有轻微治疗效果,但仍有一些残留脓液形成;而新合成的 NanoCA 则展现出强大的治疗效果,用 NanoCA 治疗的大鼠前房脓液极少,瞳孔大小与正常组相当,这表明 NanoCA 滴眼液显著增强了治疗 EIU 的抗炎效果。
免疫荧光和病理切片结果分析
对用 PBS、mPEG-PCL、5mM CA 和 5mM NanoCA 处理的大鼠眼球进行组织染色和免疫荧光分析。结果显示,mPEG-PCL 组和 PBS 组一样,经典炎症信号 CD-68 高表达;CA 组 CD-68 表达有所降低,但仍然存在;只有 NanoCA 组和正常组一样,没有 CD-68 炎症信号。H&E 染色还显示,只有 NanoCA 组维持了大鼠房水屏障的完整性。这些结果进一步证明,新合成的 NanoCA 增强了 CA 的抗炎作用,抑制了 EIU 的进展,具有出色的治疗效果。
眼部刺激试验
将 NanoCA 和 PBS 分别滴入大鼠角膜,24h 后进行裂隙灯和 H&E 切片观察。结果发现,NanoCA 在裂隙灯检查下未引起大鼠角膜刺激或角膜缺陷,H&E 切片观察也未发现 NanoCA 对角膜造成结构损伤,这突出了新合成的 NanoCA 具有优异的眼部耐受性和生物相容性。
综上所述,研究人员成功开发了一种新型纳米配方滴眼液 NanoCA。与游离 CA 相比,NanoCA 在 EIU 大鼠模型中展现出显著增强的治疗效果,能有效降低临床评分,减少前房渗出,使瞳孔大小接近正常。组织学和免疫荧光分析进一步证实,NanoCA 能有效抑制 CD68 表达,维持房水屏障完整性。NanoCA 之所以表现出色,得益于其改善的水溶性和持续的药物释放特性,同时它还降低了游离 CA 的细胞毒性。眼部刺激试验也证实了 NanoCA 具有良好的生物相容性。这些研究结果表明,NanoCA 是一种有前途的非侵入性治疗非感染性葡萄膜炎的策略,有望解决传统 CA 制剂的局限性。不过,研究人员也指出,未来还需要进一步优化给药方案,探索长期安全性,以推动其临床转化,让这一研究成果真正造福广大葡萄膜炎患者。
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