聚 2 - 烷基 - 2 - 恶唑啉包被纳米颗粒在不同物种中的免疫识别差异研究：对纳米药物设计的重要意义

为探究纳米材料在不同物种中的免疫识别差异，研究人员对聚恶唑啉包被纳米颗粒展开研究，发现物种差异显著，为纳米药物设计提供依据。

　　在纳米医学的奇妙世界里，纳米颗粒就像一个个微小的 “使者”，承担着向病变细胞输送药物等重要使命。然而，它们在体内的命运却受到免疫系统的严格 “监管”。其中，聚乙二醇（PEG）曾是纳米医学设计中的 “宠儿”，广泛用于纳米颗粒的修饰，可赋予纳米颗粒长循环等特性。但近年来，PEG 在普通人群中出现的免疫原性问题却让人们忧心忡忡，这严重影响了纳米药物的治疗效果，就如同给原本顺畅的 “旅程” 设置了重重障碍。

在此背景下，聚恶唑啉作为一种新兴的替代材料，逐渐进入人们的视野。“聚恶唑啉化” 纳米颗粒在小鼠实验中展现出与 PEG 化纳米颗粒相似的长循环特性，似乎是解决问题的新希望。然而，不同物种对纳米颗粒的免疫识别是否存在差异，聚恶唑啉包被纳米颗粒在其他物种中的表现究竟如何，这些问题却如同迷雾，笼罩着科研人员。

为了拨开这层迷雾，来自意大利帕多瓦大学（University of Padova）等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们揭示了许多关键信息。

研究人员运用了多种技术方法来开展这项研究。在纳米颗粒的合成与表征方面，通过氨催化微乳液聚合法制备了未包被和聚合物包被的有机改性二氧化硅（ORMOSIL）纳米颗粒，并对其进行了详细的物理化学表征。在研究血清蛋白与纳米颗粒的相互作用时，采用了 Shot-gun 质谱技术，分析不同物种血清中蛋白在纳米颗粒上的沉积情况。对于细胞实验，分离培养了人源和猪源的单核细胞与巨噬细胞，利用荧光共聚焦显微镜和流式细胞术（FACS）观察纳米颗粒的摄取情况。此外，还运用了分子对接和分子动力学模拟等计算方法，深入探究蛋白与聚合物之间的相互作用机制。

研究结果如下：

• 纳米颗粒合成与表征：成功制备了未包被、PEG 化、聚 2 - 甲基 - 2 - 恶唑啉（PMOXA）和聚 2 - 乙基 - 2 - 恶唑啉（PEOXA）包被的 ORMOSIL 纳米颗粒。这些纳米颗粒呈近球形，粒径分布均匀，表面性质良好，为后续研究奠定了基础。
• 物种比较的纳米颗粒血清蛋白质组：通过 Shot-gun 质谱分析发现，补体蛋白在人（HS）和猪（PS）血清来源的纳米颗粒蛋白质组中比在小鼠（MS）血清来源的更为丰富。在 HS 和 PS 中，PMOXA 和 PEOXA 包被的纳米颗粒比未包被和 PEG 化的纳米颗粒招募更多补体蛋白。同时，PS 来源的 PMOXA 和 PEOXA 包被纳米颗粒的蛋白质组中富含 ficolin 2（FCN2），而 HS 来源的纳米颗粒蛋白质组中 FCN 含量较少且存在个体差异，MS 来源的纳米颗粒蛋白质组中则未检测到 ficolins。
• 吞噬细胞对调理后纳米颗粒的反应：人源和猪源的巨噬细胞对 PMOXA 和 PEOXA 包被纳米颗粒的摄取强度高于 PEG 化和未包被的纳米颗粒；猪源和人源的单核细胞也更有效地摄取 PMOXA 和 PEOXA 包被纳米颗粒，但摄取效率低于巨噬细胞。猪巨噬细胞对 PS 调理的 PMOXA 和 PEOXA 包被纳米颗粒的摄取受 Ca²⁺/Mg²⁺螯合抑制，人巨噬细胞对 HS 调理的纳米颗粒摄取也有类似现象，表明 Ca²⁺/Mg²⁺依赖的 C3 调理可能是巨噬细胞识别纳米颗粒的机制；而猪单核细胞对 PS 调理的纳米颗粒摄取不受 Ca²⁺/Mg²⁺螯合影响，提示 FCN2 可能在猪单核细胞摄取纳米颗粒中发挥重要作用。
• FCN2 与 PMOXA 和 PEOXA 包被纳米颗粒的结合位点：通过同源建模和竞争结合实验，确定 FCN2 通过 S2 结合位点与 PMOXA 和 PEOXA 包被纳米颗粒结合，且对 PEOXA 的亲和力高于 PMOXA。N - 乙酰 - D - 葡萄糖胺（GlcNAc）和模拟聚合物单体的小分子酰胺可抑制 FCN2 与纳米颗粒的结合。
• FCN2 对猪和人吞噬细胞摄取纳米颗粒的作用：FCN2 抑制剂对猪巨噬细胞摄取纳米颗粒影响较小，但显著抑制猪单核细胞对 PMOXA 包被纳米颗粒的摄取。在人血清中，FCN2 抑制剂对人巨噬细胞和单核细胞摄取纳米颗粒的影响相对较小，但当 FCN2 是主要的纳米颗粒结合亚型时，它能显著提高人单核细胞对 PEOXA 包被纳米颗粒的识别。
• 聚恶唑啉与 FCN 的多价结合：自由的 PEOXA 能有效抑制 FCN2 与 PMOXA 和 PEOXA 包被纳米颗粒的结合，且亲和力更高。分子对接和分子动力学模拟从理论上证实了 FCN2 与 PMOXA 和 PEOXA 的结合模式及亲和力差异。

研究结论与讨论部分指出，聚恶唑啉化虽能使纳米颗粒逃避小鼠吞噬细胞的识别，但无法避免被猪和人吞噬细胞摄取，因此可能不适合用于设计下一代人类应用的隐形纳米药物。物种间的差异主要源于调理过程的不同，在猪和人血清中，纳米颗粒被 ficolin 和补体调理，而在小鼠血清中则不会。猪和人巨噬细胞对纳米颗粒的摄取主要依赖补体，单核细胞则强烈依赖 FCN。此外，FCN2 对纳米颗粒的调理在猪血清中高度可重复，在人血清中则存在个体差异且依赖于亚型。这些发现不仅增进了我们对纳米材料在不同物种中免疫识别机制的理解，也为聚合物的选择和纳米颗粒的设计提供了重要指导。同时，研究还提出了一些有待进一步研究的问题，如 FCN 多态性在纳米颗粒调理和吞噬细胞反应中的作用等，为后续研究指明了方向。