核酸功能化金纳米棒:溃疡性结肠炎治疗的创新之选

【字体: 时间:2025年04月19日 来源:BIOMATERIALS RESEARCH

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  为解决传统溃疡性结肠炎(UC)口服治疗存在的单药疗效局限、潜在脱靶效应及毒副作用等问题,研究人员开展了核酸功能化金纳米棒(NAF AuNRs)用于治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎的研究。结果显示其能缓解免疫反应,恢复肠道屏障。该研究为 UC 治疗提供新策略。

  溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis,UC)是一种令人困扰的慢性肠道疾病,全球约 500 万人深受其害。它就像肠道里的 “捣蛋鬼”,不仅严重影响患者的生活质量,还带来沉重的医疗负担。目前,主流的口服治疗手段,像抗炎药、抗生素和免疫抑制剂等,都存在不少问题。它们功能单一,治疗效果有限,而且长期使用还会引发恶心、高血压甚至增加患癌风险等严重并发症。所以,寻找创新有效的治疗策略迫在眉睫。
为了攻克这一难题,北京口腔医院的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于核酸功能化金纳米棒(NAF AuNRs),试图探索其对 UC 的治疗潜力。最终研究发现,NAF AuNRs 能显著减轻炎症反应,有效恢复受损的肠道屏障,为 UC 的治疗带来了新的希望。该研究成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上。

研究人员为开展此项研究,主要运用了以下关键技术方法:通过种子介导法和丁醇萃取法合成并表征核心 AuNRs 和 NAF AuNRs;采用 CCK-8 法检测细胞毒性;运用实时聚合酶链反应(RT-PCR)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、蛋白质免疫印迹法(WB)等技术检测相关基因和蛋白表达;构建 DSS 诱导的小鼠结肠炎模型进行体内实验;对肠道微生物群落进行 16S rRNA 基因测序分析。

下面来详细看看研究结果:

  • NAF AuNRs 的合成与表征:研究人员依据种子介导法合成核心 AuNRs,其在水溶液中分散性良好,呈深蓝色紫色,平均长度为 37.56±6.75nm。之后,利用丁醇萃取法,结合巯基(SH)-T30 序列制备 NAF AuNRs。从实验结果来看,NAF AuNRs 在人工胃液中孵育 6 小时以上粒径会逐渐增大,出现聚集现象,但在人工小肠液和结肠液中稳定性较高,这为其口服给药提供了可能。
  • NAF AuNRs 的体外评估:体外实验中,通过 CCK-8 法检测发现,NAF AuNRs 对 HT-29 细胞和 RAW 264.7 细胞无明显毒性,具有良好的细胞相容性。在脂多糖(LPS)激活的小鼠腹腔巨噬细胞实验中,NAF AuNRs 能显著抑制促炎细胞因子(如 TNF-α、IL-6、IL-1β)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的基因表达,降低细胞培养上清液中这些促炎细胞因子的蛋白水平,展现出强大的抗炎能力。同时,在 LPS 刺激的 HT-29 结肠细胞实验中,NAF AuNRs 可有效逆转 LPS 导致的紧密连接蛋白(如 occludin)和黏蛋白(如 mucin-2)表达下降,增强肠道屏障功能。
  • NAF AuNRs 对小鼠结肠炎的改善作用:研究人员建立了 DSS 诱导的小鼠 UC 模型,将小鼠分为对照组、DSS 组和 NAF AuNRs 组进行实验。结果显示,NAF AuNRs 组小鼠的结肠长度更长,体重减轻得到缓解,疾病活动指数(DAI)评分降低,表明其对结肠炎具有显著的治疗效果。组织病理学检查发现,NAF AuNRs 能减轻结肠组织的炎症损伤,其组织学活动指数(HAI)评分低于 DSS 组,甚至在部分指标上优于传统药物 5 - 氨基水杨酸(5-ASA)。
  • NAF AuNRs 的体内抗炎作用:在体内实验中,研究人员发现结肠炎小鼠结肠中巨噬细胞(F4/80?)数量增加,促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β、iNOS)表达明显上升。而 NAF AuNRs 口服给药后,可有效调节巨噬细胞浸润,显著下调这些促炎细胞因子的表达,减轻肠道炎症反应。
  • NAF AuNRs 对肠道屏障功能的修复作用:UC 会导致肠道紧密连接(TJ)蛋白减少,破坏结肠黏膜屏障。研究发现,DSS 模型小鼠结肠组织中 TJ 蛋白(ZO-1、claudin-1、occludin)和 mucin-2 的表达均下降,而 NAF AuNRs 给药后,这些蛋白的表达显著上调,通过免疫荧光(IF)检测也证实了其能使上皮屏障结构更完整,有效修复肠道屏障功能。
  • NAF AuNRs 对结肠炎小鼠肠道微生物群的调节作用:研究人员对小鼠粪便样本进行 16S rRNA 基因测序分析,发现 NAF AuNRs 可改变肠道微生物群的 β 多样性,增加有益菌(如厚壁菌门和放线菌门)的相对丰度,调节肠道微环境,这对于维持肠道健康具有重要意义。

综合研究结论和讨论部分来看,NAF AuNRs 为 UC 治疗提供了一种创新且有前景的策略。与传统药物相比,它具有简单易合成、可口服给药、生物相容性好等优势,通过调节炎症反应和修复肠道屏障发挥治疗作用,还能调节肠道微生物群。然而,该研究也存在一些局限性,比如仅研究了 T30 核酸序列,作用机制尚不明确,长期毒理学评估也有待完善。但总体而言,这项研究为 UC 的治疗开辟了新方向,同时也拓展了核酸功能化纳米材料在生物医学领域的应用,具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。
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