
中新网黑龙江新闻7月23日电(刘京松)哈尔滨医科大学附属第一医院王岩松教授团队长期致力于脊髓损伤修复的基础研究与临床转化,近年来持续推进医工交叉合作,探索纳米医学在中枢神经系统损伤治疗中的应用。团队在最新研究中构建了一种具备免疫识别能力与时空递送功能的仿生细菌外膜纳米颗粒(BM-NPs),成功突破了当前脊髓损伤治疗中存在的药物递送靶向性差、时效性低和炎症控制乏力等核心瓶颈。该成果已发表于国际顶级材料期刊《Advanced Materials》,影响因子27.4。
脊髓损伤是一种高度复杂的病理状态,其继发性进展涉及炎症因子风暴、髓鞘脱失、泡沫细胞形成与脂质代谢紊乱等关键事件。巨噬细胞和小胶质细胞虽能清除组织碎片,但其长期摄入髓鞘会诱导泡沫转化,释放促炎因子并维持炎症激活状态,加重组织损伤。另一方面,血脊髓屏障(BSCB)的存在显著限制了系统用药后药物对损伤区域的有效穿透;与此同时,脊髓损伤后的免疫应答呈现出明显的时间依赖性,免疫细胞在不同时期具有不同的分布、活性和功能状态。传统药物递送系统往往难以同步匹配这种时序变化,导致在递送时效、靶向精度以及多阶段调控能力方面均存在明显不足,常常陷入“有药难达”、“达而不准”和“准而无效”的困境。因此,设计一种具有阶段感知、靶向性强、响应性高的递送系统,是解决SCI治疗瓶颈的关键突破口。
王岩松教授团队通过仿生工程策略,构建了一种融合低毒细菌外膜囊泡(dOMV)与药物脂质体的智能递药平台BM-NPs。该系统通过使用msbB基因缺失大肠杆菌,显著降低了外膜脂多糖(LPS)毒性,同时保留了关键免疫识别蛋白OmpA,使BM-NPs具备良好的生物相容性与免疫细胞靶向能力。
不同于传统将膜蛋白修饰于脂质体表面的方式,BM-NPs采用整合型膜融合策略,更好地保留了膜蛋白天然构象,提升了颗粒稳定性和批次一致性。透射电镜与Western Blot等多项检测证实BM-NPs形态完整、蛋白表达丰富,具有明确的结构优势。功能上,BM-NPs可高效识别并被外周中性粒细胞和巨噬细胞摄取,实现免疫细胞“搭载式”递送。该平台可同步负载雷帕霉素和LXR-623两种药物,兼具高包封率与良好稳定性,为多通路靶向治疗提供了载体支持。

为实现不同阶段精准、连续的治疗干预,突破传统递送策略的局限,王岩松教授团队首次提出并成功验证了一种创新性的“龟兔协同”式时空动态递送策略。该策略以中性粒细胞与巨噬细胞在SCI病程中的自然浸润节律为基础,通过借力免疫细胞的内源性迁移,实现药物在不同阶段的精确释放,从而打破传统纳米药物“盲投式”递送的瓶颈,真正实现与病程高度协同的干预模式。
在急性期(0–3天),中性粒细胞作为机体第一批响应细胞,迅速被招募至损伤区域。BM-NPs具有良好的中性粒细胞靶向性,可在体外被中性粒细胞高效摄取,并在体内优先与其结合形成“特洛伊木马”式递送单元。中性粒细胞在迁移过程中携带BM-NPs穿越血脊髓屏障,精准到达病灶区。随后,在损伤微环境刺激下,这些细胞通过形成中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)等方式释放纳米颗粒,实现首波药物快速释放,调节早期炎症反应与小胶质细胞功能,完成“兔式冲刺”干预。
进入亚急性期(约3天后),以单核来源巨噬细胞为主的免疫细胞群体逐步接替中性粒细胞,持续渗透至病灶区域。BM-NPs同时具备对巨噬细胞的高亲和性,可被其稳定摄入并在其迁移与驻留过程中持续释放药物,从而维持有效浓度,发挥持续的免疫调节与组织修复作用,相当于“龟式推进”的稳步治疗阶段。相关体内示踪实验证实,BM-NPs在SCI区域具有显著的靶向富集效应,且与中性粒细胞、巨噬细胞的时序性结合特征明确,进一步印证了该“龟兔协同”式递送模型的可行性与稳定性。
该策略不仅弥合了传统载体在治疗早期“递送空窗期”与后期“效应中断”的双重障碍,还实现了药物递送与病程演进的精准耦合,达到“在合适的时间,送到合适的细胞,作用于合适的靶点”的治疗目标,标志着脊髓损伤时空精准治疗策略迈出了关键一步。

BM-NPs不仅具备优异的时空递送性能,在功能机制层面同样展现出多通路协同调控的显著优势。其核心机制主要体现在双药协同作用下对脂质代谢紊乱与炎症级联反应的精准干预,最终实现泡沫细胞形成的抑制与炎症微环境的重构。
在脂质代谢调控方面,BM-NPs共载雷帕霉素(Rapa)与LXR激动剂LXR-623,分别作用于细胞内脂滴降解与胆固醇外排两个关键环节。其中,雷帕霉素通过激活mTOR下游的自噬通路,增强LC3B表达并促进p62降解,显著诱导细胞内脂滴的自噬清除,从而降低胆固醇酯积聚水平。与此同时,LXR-623激活LXRα通路,上调ABCA1表达,强化胆固醇跨膜外排能力,恢复泡沫细胞的胆固醇稳态。这一“联合调控”策略在分子与细胞层面形成闭环协同,最终有效缓解了由过量髓鞘摄入导致的泡沫细胞转化现象。
在免疫调节层面,BM-NPs通过调控极化状态实现了对巨噬细胞表型的精准引导。流式与免疫荧光数据显示,BM-NPs干预可显著降低M1型标志物CD86的表达水平,同时增强M2型标志物CD163的表达。这种极化转变伴随着促炎因子(如TNF-α、IL-1β)表达下调,并降低了细胞内ROS水平,有效缓解了炎性瀑布反应。
组织学检测进一步证实了BM-NPs在微环境调控方面的组织修复潜力。HE与LFB染色显示,其可显著减少损伤区域组织丢失,降低髓鞘脱失程度。TEM超微结构分析亦显示BM-NPs组神经轴突包裹更加完整,G-ratio值明显优化,提示神经结构恢复良好。此外,运动功能评估(如BBB评分及游泳评分)提示干预组评分显著高于空载或未靶向对照组,充分体现了其在组织–细胞–分子多尺度层面的综合干预能力。
综上所述,BM-NPs通过调控脂质代谢与炎症反应,初步实现了泡沫细胞生成的抑制与局部微环境的改善,为促进神经组织的修复与功能恢复提供了有力支持。该研究不仅突破了传统纳米载体单纯依赖理化参数调控的局限,还将免疫系统主动参与药物运输的理念落地,实现从“结构仿生”向“生物响应耦合”的范式转变。
这一“龟兔协作+免疫识别+药物协同”的策略,不仅适用于SCI,也有望推广至脑出血、颅脑创伤等其他中枢系统急性炎症性疾病干预中,具有广泛的临床转化价值。(完)