基于损伤肾细胞膜包封ICG/CORM-401的同源靶向近红外诊疗一体化策略在急性肾损伤中的应用研究

急性肾损伤(AKI)因缺乏早期诊断手段和治疗时机不当导致高发病率与死亡率。本研究创新性地开发了损伤肾细胞膜包封的ICG/CORM-401纳米系统(IRICP)，通过同源靶向实现损伤肾脏的特异性富集。ICG作为近红外(NIR)造影剂实现荧光/光声(PAI)双模成像，CORM-401通过消耗活性氧(ROS)并释放一氧化碳(CO)发挥抗炎、抗凋亡和抗氧化作用，显著抑制AKI进展。该研究为AKI的精准诊疗提供了高效新策略。

　　

急性肾损伤(Acute Kidney Injury, AKI)是一种起病急骤、死亡率高的临床综合征，全球每年影响数百万人。由于肾脏功能的复杂性，AKI的早期诊断面临巨大挑战——传统标志物如血清肌酐(Crea)和尿素氮(BUN)存在滞后性，而临床又缺乏特异性治疗药物。更棘手的是，AKI的发病机制涉及缺血再灌注损伤、氧化应激和炎症反应等多重因素，形成恶性循环。如何打破这种僵局？《Journal of Nanobiotechnology》最新发表的研究给出了一种"诊疗一体化"的创新解决方案。

研究团队巧妙融合了三大前沿技术：近红外(NIR)光学成像、气体治疗和仿生纳米技术。他们以临床批准的造影剂吲哚菁绿(ICG)和新型一氧化碳释放分子(CORM-401)为核心，用聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)包裹构建纳米颗粒，再包被损伤肾小管上皮细胞(RTEC)膜，最终形成具有同源靶向能力的纳米诊疗系统IRICP。这种设计既保留了ICG的光学特性，又能通过CORM-401响应ROS释放治疗性CO气体，同时借助细胞膜伪装实现精准递送。

关键技术方法

1. 1.

   采用乳化溶剂蒸发法制备ICG/CORM-401共载PLGA纳米粒(ICP)

2. 2.

   通过低氧诱导剂CoCl₂刺激HK-2细胞获取损伤肾细胞膜

3. 3.

   超声融合技术将细胞膜包被于ICP表面形成IRICP

4. 4.

   近红外荧光成像和光声成像(PAI)监测体内分布

5. 5.

   甘油肌注法构建AKI小鼠模型验证疗效

研究结果

IRICP的制备与表征

透射电镜显示IRICP呈规则球形，元素映射证实成功负载含锰的CORM-401。动态光散射检测粒径为154 nm，损伤肾细胞膜修饰使Zeta电位降至-18.3 mV。紫外光谱显示IRICP在780 nm处有特征吸收峰，14天内各项参数稳定。

多功能验证

PAI信号与IRICP浓度呈线性相关(R²=0.99)。在2 mM H₂2O₂刺激下，IRICP在120分钟内释放1.85μmol CO，证实其ROS响应特性。

细胞保护作用

CCK-8实验显示IRICP将CoCl₂损伤的HK-2细胞存活率从45%提升至75.8%。流式细胞术证实其凋亡抑制率达62.89%，JC-1染色显示可有效维持线粒体膜电位(ΔΨm)。

体内靶向与诊疗

在AKI模型中，IRICP在4小时即达肾脏蓄积峰值，荧光强度是健康组的2.3倍。PAI清晰显示损伤肾脏的时空分布。治疗7天后，IRICP组血清Crea和BUN分别降低68%和59%，肾组织CD68⁺巨噬细胞浸润减少，凋亡标志物Caspase-3表达下调。

结论与意义

该研究首创性地将损伤细胞膜的同源靶向性与气体治疗相结合，构建了具有"早诊早治"功能的纳米平台。IRICP通过三重机制发挥作用：(1)膜伪装延长循环时间并增强肾脏富集；(2)ICG实现无创实时监测；(3)CORM-401按需释放CO调控氧化应激和炎症微环境。这种策略不仅为AKI提供了新的治疗思路，其"诊疗一体化"设计范式也可拓展至其他器官损伤性疾病的研究。

值得一提的是，所有材料均采用FDA已批准成分(如PLGA、ICG)，且全程未见明显毒性，具有较好的临床转化前景。研究团队来自浙江大学医学院附属人民医院，工作获得多项浙江省重点研发计划支持，体现了中国学者在纳米医学领域的创新能力。