郑州大学史进进/路翔/张振中等人Sci. Adv.:柔软型两性离子胶束通过增强气道黏液穿透高效递送吸入性尼达尼布
研究背景
特发性肺纤维化(IPF)是一种慢性、进行性肺部疾病,以不可逆的肺功能下降为特征,全球约有 500 万人受影响,中位生存期仅 3-5 年。目前唯一获批的药物尼达尼布(Nint)因口服生物利用度低、肺靶向能力差而临床疗效受限,需要高剂量给药,导致系统性副作用增加。吸入疗法具有局部药物浓度高、所需剂量低、系统性副作用少的优势,但气道黏液是药物递送的关键障碍之一。
研究内容
郑州大学史进进、路翔、张振中团队开发了一种新型的两性离子软性纳米胶束(DAB@Nint),通过整合物理化学和力学特性优化黏液穿透能力。研究发现,DAB@Nint 胶束具有超低临界胶束浓度(CMC)、最小黏液吸附效应和高药物载荷能力。通过调整 DSPE-Azo-PCB 的比例,生成了具有可调节变形能力的胶束库(1-40 倍)。在肺纤维化小鼠模型中,DAB@Nint 胶束显著提高了药物在肺组织中的浓度,减少了对呼吸道的刺激,并延长了药物的保留时间。该工作以“A softness zwitterionic micelles efficiently deliver inhaled nintedanib by enhancing airway mucus penetration”为题,发表在Science Advances期刊上。
文章亮点
创新性设计:开发了具有超低临界胶束浓度(CMC)和高药物载荷能力的两性离子软性胶束(DAB@Nint),显著提高了黏液穿透能力,为吸入疗法提供了新的载体设计思路。
力学与物理化学整合:通过引入偶氮苯结构,实现了胶束力学性能的调控,使其更柔软、更具变形能力,同时保留了优异的物理化学特性,为优化黏液穿透能力提供了新策略。
显著的体内疗效:在肺纤维化小鼠模型中,DAB@Nint 胶束显著提高了药物在肺组织中的浓度,减少了对呼吸道的刺激,延长了药物的保留时间,显著改善了肺功能,减少了纤维化程度。
良好的生物相容性和安全性:DAB@Nint 胶束在体内表现出良好的生物相容性,无明显炎症反应或肝肾毒性,为临床应用提供了安全保障。
剂量优化与抗纤维化效果:通过优化剂量,评估了 DAB@Nint 胶束的抗纤维化效果,发现其在高剂量下具有最佳的治疗效果,为临床治疗提供了重要的剂量参考。
图1:展示了通过整合理化与力学性能优化黏液穿透胶束的设计思路,突出DAB胶束如何同步克服粘附与空间屏障。图2:比较了不同表面修饰(PEG与PCB)胶束的理化性质与黏液穿透行为,发现PCB胶束(DB)具有低黏液吸附、高扩散能力,优于PEG体系。图3:引入Azo结构后的DAB胶束表现出更优的黏液穿透性能,其软硬度显著低于DB胶束,扩散速度提高约3倍,证实力学性能的关键作用。图4:通过调配DB与DAB比例,构建软硬度可调的胶束库,并证明随着DAB比例增加,胶束变形能力增强,黏液穿透性能逐步提升。图5:体内分布研究表明,DAB胶束能更快穿透黏液层,在肺实质中分布更深,且被肺泡巨噬细胞摄取减少,滞留时间延长。图6:剂量优化与生物安全性评价显示,DAB@Nint胶束在1.0 mg/kg剂量下抗纤维化效果最佳,且对呼吸道组织无刺激性,系统毒性低。图7:在肺纤维化小鼠模型中,DAB@Nint胶束显著改善肺组织病理结构、降低胶原沉积、恢复肺功能,疗效优于其他对照组。作者通过整合两性离子表面化学与可调控的力学软硬度,所构建的DSPE-Azo-PCB(DAB)胶束能高效穿透气道黏液屏障,显著提升尼达尼布在肺部的递送效率与抗纤维化疗效。这一“理化-力学”双属性协同策略,为开发新一代吸入式纳米递药系统提供了新思路。展望未来,这一研究仍有一些重要问题值得深入探索:首先,偶氮苯(Azo)单元如何通过分子构象变化精确调控胶束的整体力学性能,其构效关系有待在分子模拟与原位表征层面进一步阐明;其次,人体气道黏液在病理状态下的异质性(如组分、流变学特性变化)可能影响胶束的穿透行为,需在更接近临床的复杂模型中进行验证;此外,胶束的长周期体内稳定性、免疫原性及大规模制备工艺亦是走向转化前必须攻克的关键环节。未来研究可进一步拓展该策略至其他难治性呼吸系统疾病(如慢性阻塞性肺病、肺癌等)的吸入治疗中,并探索其与靶向分子、响应性材料的结合,实现更精准、智能的肺部递送。总之,这一工作不仅为克服黏液屏障提供了有效工具,也为纳米载体的多功能集成设计提供了重要借鉴。B. Wang, P. Fan, F. Guo, et. al., A softness zwitterionic micelles efficiently deliver inhaled nintedanib by enhancing airway mucus penetration, Sci. Adv., 12, eady1030 (2026), e12791. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady1030