用于氧氣遞送的缺氧響應(yīng)型仿生納米氣泡促進(jìn)協(xié)同缺血性中風(fēng)保護
近日，東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院楊芳教授研究團隊在基于納米技術(shù)的缺血性腦卒中治療方法研究上取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際權(quán)威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（IF=8.2、一區(qū)top期刊）上。
急性缺血性腦卒中（AIS）是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡和長期殘疾的主要原因之一，其發(fā)生源于腦血管的突然堵塞，致使腦組織血液供應(yīng)不足并迅速陷入缺氧狀態(tài)。由于大腦對氧氣極為敏感，短暫的缺氧便會引發(fā)一系列連鎖病理反應(yīng)，包括氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、神經(jīng)元損傷及凋亡等復(fù)雜過程。這些高度相互依賴的事件不僅會損害神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能，還會加劇腦組織的不可逆損傷，顯著影響患者的存活率及康復(fù)預(yù)后。因此，在AIS的早期階段，如何調(diào)節(jié)腦組織的氧平衡以及緩解缺氧對腦組織的損害，成為當(dāng)今神經(jīng)病學(xué)研究中備受關(guān)注的領(lǐng)域。
當(dāng)前，AIS的治療主要集中在恢復(fù)腦部血流，如溶栓和機械取栓。這些療法雖然在一定程度上能夠緩解缺血帶來的損傷，但存在一定的局限性。其主要問題在于這些療法的使用必須在嚴(yán)格的時間窗口內(nèi)完成，超過這一時間后，治療效果會顯著降低，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的再灌注損傷。同時，這些療法對缺血后腦組織的氧合恢復(fù)也并不直接有效。傳統(tǒng)用于輸送氧氣的方法，在精準(zhǔn)投遞氧氣、維持長時間的氧合狀態(tài)以及規(guī)避副作用等方面困難重重。因此，亟需探索新型的方法來實現(xiàn)高效、可控且靶向的氧氣遞送，以在AIS的早期階段有效保護腦組織并減輕后續(xù)病理反應(yīng)。
為了解決這些問題，作者開發(fā)了一種新型的治療策略，即“血小板膜重組氧納米氣泡（PONBs）”。這種納米技術(shù)結(jié)合了生物仿生學(xué)和納米醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢，致力于在AIS早期階段實現(xiàn)精準(zhǔn)的氧氣輸送。PONBs的設(shè)計靈感來自血小板的天然特性，它們可以在體內(nèi)識別受損的血管區(qū)域，提供針對性的氧氣遞送。通過這種機制，氧氣在再灌注前階段即可被釋放，從而有效緩解缺氧導(dǎo)致的組織損傷，并在病變部位保持穩(wěn)定擴散。此外，血小板膜還攜帶了多種生物活性成分，這些成分有助于防止AIS后的血管再閉塞并維持血腦屏障的完整性。PONBs不僅在治療中展現(xiàn)出持續(xù)的氧合效果，還通過超聲成像增強了病變的定位和監(jiān)測能力，為AIS的診斷和治療提供了創(chuàng)新的手段。這一突破性方法預(yù)示著在AIS治療中，將高效氧氣遞送和動態(tài)成像監(jiān)控結(jié)合在一起，能夠顯著改善臨床治療效果和患者的長期恢復(fù)狀況。
圖1 PONBs的制備和診療應(yīng)用示意圖
圖2 通過近紅外熒光（NIR）表征PONBs在體內(nèi)的靶向特性及其對血流變化的影響
文章中，作者將PONBs注射到動物模型中，利用廣州博鷺騰生物科技有限公司AniView Phoenix全光譜動物活體成像系統(tǒng)，在特定時間點進(jìn)行成像，以觀察其在缺血區(qū)域富集情況。實驗結(jié)果顯示，PONBs能夠迅速識別并靶向累積到缺血組織，產(chǎn)生清晰的熒光信號，表明其靶向輸送的有效性。此外，PONBs在遞送氧氣后改善了局部血流，證實了其在恢復(fù)缺血區(qū)域血液循環(huán)中的作用。綜上所述，這些結(jié)果突出了PONBs作為靶向氧氣遞送系統(tǒng)在AIS治療中的潛在應(yīng)用價值。
https://doi.org/10.1021/acsami.4c11009
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