纳米颗粒局部给药中黏膜蛋白冠的奥秘：突破屏障，开启精准治疗新篇

为解决局部给药难题，研究人员探究纳米颗粒黏膜蛋白冠，发现其影响药物递送，对优化治疗意义重大。

　　在医学领域，药物递送就像一场精准的 “投递战”，尤其是针对胃肠道、眼部、呼吸道和阴道等部位的疾病治疗。这些部位存在着一道天然的 “防线”—— 黏液屏障，它就像一层致密的滤网，阻止外来物质进入，保护着人体内部组织。传统药物想要突破这层屏障，往往困难重重，不仅容易被黏液截留，而且难以到达目标组织发挥作用，这大大限制了治疗效果。

为了攻克这一难题，来自美国马里兰大学（University of Maryland）的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在纳米颗粒局部给药中的黏膜蛋白冠（mucosal protein corona）上，相关研究成果发表在《Cell Biomaterials》杂志上。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。一方面，利用多种分析技术对蛋白冠进行表征，如液相色谱 - 质谱联用（LC - MS）可分离并鉴定蛋白冠中的蛋白质；傅里叶变换红外光谱（FTIR）用于研究蛋白质结合到纳米颗粒后的结构变化；透射电子显微镜（TEM）既能直接观察蛋白冠的形态，又能确定其厚度和蛋白质的构象。另一方面，通过建立疾病模型，如结肠炎和糖尿病小鼠模型，研究疾病状态下黏液衍生蛋白冠的变化及其对纳米颗粒行为的影响。

下面来详细了解研究结果。

1. 蛋白冠的形成：如同血清中的生物分子会吸附到全身给药的纳米颗粒表面一样，黏液屏障中的脂质、黏蛋白和其他蛋白质也会迅速吸附到与黏液接触的纳米颗粒表面，形成蛋白冠。蛋白冠由紧密结合的 “硬冠” 和松散结合的 “软冠” 组成。硬冠由对纳米颗粒表面亲和力高的蛋白质构成，形成迅速且稳定；软冠则由亲和力较低的蛋白质组成，其形成较慢且容易从纳米颗粒表面解离。由于黏液和血清的生物分子组成差异巨大，比如黏液中黏蛋白含量丰富，而血清中白蛋白含量高，且两者的免疫球蛋白、酶等成分也不同，这些差异导致黏液衍生蛋白冠的组成和性质与血清衍生蛋白冠存在显著区别。同时，不同黏膜组织的微环境，如 pH、离子含量和黏液孔结构各不相同，这进一步影响了蛋白冠的形成和纳米颗粒的体内活性。
2. 蛋白冠的表征：为了深入了解蛋白冠对局部给药纳米颗粒的影响，需要对其组成进行精确表征。研究人员借助现有的一系列工具，对蛋白冠的大小、组成和结构进行评估。直接方法如 LC - MS、FTIR 和 TEM，能够在分离纳米颗粒蛋白冠后进行分析，但可能会去除软冠中的松散结合蛋白；间接方法如动态光散射（DLS）和纳米颗粒跟踪分析（NTA），可原位表征蛋白冠，但难以确定软冠成分的具体信息。通过这些方法，研究人员发现不同类型的纳米颗粒会形成具有不同特征的蛋白冠，且蛋白冠的组成与纳米颗粒在体内的命运密切相关。
3. 蛋白冠在体内的作用：蛋白冠对纳米颗粒在体内的行为有着至关重要的影响，尤其是在与免疫系统的相互作用方面。一般来说，纳米颗粒吸附蛋白质，特别是免疫球蛋白和补体蛋白等调理素后，会被巨噬细胞和白细胞等先天免疫系统细胞摄取，导致纳米颗粒和药物载体被清除，降低治疗效果，并使纳米颗粒在肝脏中积累。而对于局部给药的纳米颗粒，还需要考虑黏液衍生蛋白冠对其在黏液中的迁移和穿透能力的影响。疾病状态下，黏液的组成和物理性质会发生改变，进而影响蛋白冠的形成和纳米颗粒的行为。例如，在肠道疾病模型中，疾病相关的黏液蛋白冠能够促进纳米颗粒的跨细胞转运和口服摄取。
4. 利用和克服蛋白冠的策略：纳米颗粒的大小、表面电荷和材料类型等因素都会影响蛋白冠的组成和性质。在全身给药中，已经有研究利用血清蛋白冠进行靶向治疗，如选择性器官靶向（SORT）脂质纳米颗粒（LNPs）平台。同时，也有研究通过隐身技术克服蛋白冠，如使用两性离子涂层和聚乙二醇（PEG）涂层减少蛋白吸附。在局部给药中，虽然已经有一些研究探索了黏液衍生蛋白冠对纳米颗粒行为的影响，但仍存在许多未知。例如，PEG 化虽然能提高纳米颗粒在黏液中的扩散性，但会降低细胞摄取；而预涂黏蛋白或牛血清白蛋白（BSA）则可以提高纳米颗粒的细胞摄取和在黏液中的迁移能力。

研究结论表明，对黏液衍生蛋白冠的研究为纳米颗粒局部给药提供了新的视角。它不仅有助于深入理解纳米颗粒在体内的行为，还为开发更有效的局部治疗策略提供了理论依据。通过进一步研究蛋白冠与生物屏障的相互作用，有望优化纳米颗粒的设计，提高药物递送效率，实现更精准的疾病治疗。同时，该研究也为环境健康领域研究纳米和微颗粒的毒性提供了参考。未来，研究人员还需深入探讨微生物群对蛋白冠的影响，以及如何利用黏膜蛋白冠进一步优化纳米治疗药物的开发，为人类健康事业做出更大的贡献。