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| 浙大高长有教授、上海交大六院范存义教授 CEJ：具有免疫调节功能的金纳米笼用于类风湿性关 |
| 时间:2022-05-15 11:51 来源:未知 作者:polymer 点击: 次 |
近日，浙江大学高分子科学与工程学系高长有教授课题组和上海交通大学附属第六人民医院范存义教授课题组在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表了题为“Immuno-modulating theranostic gold nanocages for the treatment of rheumatoid arthritis in vivo”的研究型论文。这项研究将聚乙二醇（PEG）修饰的叶酸（FA）和IL-4接枝到负载了抗炎药物甲基泼尼松龙（MP）的金纳米笼（AuNCs）上，制备了一种用于治疗类风湿性关节炎（RA）的纳米材料。IL-4@AuNCs（PEG- FA、IL-4、MP和AuCNs组成）能有效靶向促炎的M1型巨噬细胞表面过表达的叶酸受体，下调促炎M1型巨噬细胞的标志物的表达并上调抗炎M2型巨噬细胞的标志物的表达。MP-AuNCs（PEG-FA、MP和AuCNs组成）和 IL-4@AuNCs在体外和体内均能显着抑制促炎细胞因子如IL-6、TNF-α 和IL-1β的表达。IL-4@AuNCs还可以作为光声（PA）和CT成像的造影剂。在大鼠的佐剂性关节炎（AIA）模型中，作者通过ELISA、组织学和蛋白印迹等分析手段，验证了不同金纳米笼对RA的治疗效果。在多种金纳米笼中，IL-4@AuNCs具有最好的通过免疫调节巨噬细胞来治疗RA的潜力。
图1（a）不同制备阶段的金纳米笼的示意图（AuNPs：PVP包覆的金纳米笼；FA-AuNPs：FA-PEG修饰的AuNPs；
MP-AuNPs：包含MP的FA-AuNPs；IL-4@AuNPs：IL-4修饰的MP-AuNPs）;（b）关节腔内注射可靶向RA关节中活化巨噬细胞上
叶酸受体（FR）并释放MP和IL-4的IL-4@AuNCs，用于RA的诊断和治疗。
图2 金纳米笼的制备和表征。（a-d）四种金纳米笼的TEM图像；（e）AuNPs制备过程中，反应液从银纳米立方体至金纳米笼变化过程中的
UV-vis光谱图；（f）不同FA接枝量的FA-AuNPs的UV-vis光谱图；四种金纳米笼的（g）UV-vis光谱图和（h）FTIR光谱图；
（i）采用DLS，通过IL-4@AuNPs粒径变化监测IL-4修饰过程；（j）在PBS（pH 7.4）条件下测定的IL-4@AuNPs中MP的温度响应性释放曲线。
图3 MP、IL-4、AuNCs、FA-AuNCs、MP-AuNCs、IL-4@AuNCs与骨髓源巨噬细胞（BMDMs）的相互作用研究。
（a-e）不同浓度的MP和四种金纳米笼对BMDMs的细胞相容性测定（MTT法）；MP、IL-4和四种金纳米笼处理后，
（f-s）BMDMs中MP、IL-4和四种金纳米笼的分布情况（TEM图像）及（t-z）细胞形态变化（SEM图像）。
图4 经LPS/IFN-γ诱导的M1型BMDMs与MP、IL-4、、AuNCs、FA-AuNCs、MP-AuNCs、IL-4@AuNCs共同孵育12h后的极化情况。
（a）免疫荧光染色照片（细胞核、M2表型特异性生物标志物Arg-1和M1表型特异性生物标志物iNOS分别用蓝色、红色和绿色荧光染色）；
（b-e）流式细胞仪检测的巨噬细胞标志物CD86（M1）和CD68（M2）的表达情况及相应的量化结果；（f）TNF-α和（g）IL-10的表达水平。
图5 IL-4@AuNCs的体外和体内光声 (PA) 成像和CT成像。（a）不同浓度IL-4@AuNCs的PA图像；（b）在不同波长下获得的不同浓度的
IL4@AuNCs的PA量化强度；（c）各种金纳米笼在关节腔内注射后的分布情况；（d）在50 kV下获得的不同浓度的IL-4@AuNCs的二维CT图像；
（e）IL-4@AuNCs在关节腔注射后的分布情况。
图6注射PBS、MP、IL-4、AuNCs、FA-AuNCs、MP-AuNCs、IL-4@AuNCs后体内滑膜巨噬细胞极化的情况（对照组未接受任何治疗）。
在RA发炎后第30天滑膜组织中（a）M1表型特异性生物标志物（iNOS；绿色）的免疫荧光图像；（b）M2表型特异性生物标志物（Arg-1；绿色）；
（c-e）蛋白印迹分析的各种条件下体内M1（iNOS）和 M2（Arg-1）巨噬细胞标志物的蛋白质表达情况。
图7 对炎症性滑膜巨噬细胞的靶向作用和体内抗炎作用研究。（a）分别通过流式细胞术分析评估，在注射FITC标记的叶酸后，从正常滑膜组织和
RA滑膜组织中提取的滑膜巨噬细胞中FITC标记的叶酸的表达水平；（b）通过ELISA分析评估的各种材料注射后大鼠AIA模型中促炎
细胞因子（IL-1β，IL-6和TNF-α）的表达水平；（c）左后爪的图像，（d）爪温度和（e）爪宽度在治疗后不同时间点的相应量化。
图8 大鼠佐剂性关节炎（AIA）注射PBS、MP、IL-4、AuNCs、FA-AuNCs、MP-AuNCs、IL-4@AuNCs 30天后的病理特征评价。
（a）H&E染色，（b）番红-O染色和（c）Mankin评分。标尺为100 μm。
图9 大鼠AIA模型在注射PBS、MP、IL-4、AuNCs、FA-AuNCs、MP-AuNCs、IL-4@AuNCs后的病理特征评估。
（a）免疫组织化学染色（II型胶原蛋白），（b）H&E染色（滑膜组织）和（c）相应的量化；
（d）软骨合成代谢和分解代谢的蛋白质印迹分析和它们相应的相对蛋白质表达的倍数变化。标尺为100 μm。
本文共同通讯作者为浙江大学高分子科学与工程学系高长有教授和上海交通大学附属第六人民医院范存义教授，共同第一作者为浙江大学高分子科学与工程学系博士后Rajiu Venkatesan和上海交通大学医学院博士生熊浩。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136868
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722023634
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